缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

• 缓存穿透 (Cache Penetration)：查询不存在的数据，缓存和数据库都不命中。

  • 成因：恶意查询不存在的key，绕过缓存直接请求数据库。
  • 影响：大量请求直达数据库，造成数据库压力过大。
  • 解决：
    • 缓存空值或默认值：即使数据不存在也缓存，下次请求直接返回缓存的空值。
    • 布隆过滤器：在缓存之前设置布隆过滤器，快速判断key是否存在，避免无效请求穿透到缓存和数据库。

  • 缓存击穿 (Cache Breakdown / Cache Stampede)：热点 key 在缓存失效的瞬间，大量请求同时访问数据库。

  • 成因：热点 key 过期，并发请求同时查询该 key，缓存未命中，请求全部落到数据库。

  • 影响：数据库瞬间压力剧增，可能导致服务崩溃。
  • 解决：
    • 互斥锁：只允许一个线程重建缓存，其他线程等待缓存重建后访问缓存。
    • 设置永不过期或逻辑过期：避免热点 key 同时失效，可以后台异步更新缓存。

  • 缓存雪崩 (Cache Avalanche)：大量缓存 key 在同一时间失效，导致大量请求同时访问数据库。

  • 成因：缓存服务宕机或大量 key 同时过期。

  • 影响：数据库瞬间压力达到峰值，甚至宕机，导致整个系统崩溃。
  • 解决：
    • 缓存高可用：使用集群部署缓存，避免单点故障。
    • 设置不同的过期时间：避免大量 key 同时过期，可以设置随机过期时间。
    • 服务降级与熔断：当缓存失效时，对部分服务进行降级处理，或直接熔断请求，保护数据库。
    • 二级缓存：设置多级缓存，例如本地缓存和分布式缓存，降低缓存雪崩的影