在高并发系统中，Redis作为高性能的内存缓存数据库，缓存可能会引发一系列严重问题——缓存雪崩、缓存穿透、缓存击穿。

一、缓存雪崩（Cache Avalanche）

1. 什么是缓存雪崩？

        缓存雪崩是指大量缓存数据在同一时间集中失效，导致所有请求直接打到后端数据库，数据库瞬间承受巨大压力，甚至可能被压垮。

2. 典型场景

缓存服务器宕机或重启。

大量热点数据设置了相同的过期时间，同时失效。

Redis集群出现网络分区或主从切换失败。

3. 解决方案

设置不同的过期时间

        避免所有缓存同时失效。可以在基础过期时间上增加一个随机值。

多级缓存架构

        使用 本地缓存 + Redis 的多级缓存策略。即使Redis失效，本地缓存仍可缓解部分压力。

服务降级与熔断

        当数据库压力过大时，可临时返回默认值或友好提示，保护核心服务。

高可用部署

        Redis使用主从 + 哨兵或Redis Cluster集群模式。

        数据持久化（RDB+AOF）防止数据丢失。

预热缓存

        系统上线或重启后，提前加载热点数据到缓存，避免冷启动时直接冲击数据库。

二、缓存穿透

1. 什么是缓存穿透？

        缓存穿透是指查询一个数据库中根本不存在的数据，由于缓存中没有，每次请求都会穿过缓存直达数据库，导致数据库压力剧增。

2. 攻击场景

        恶意用户或爬虫频繁查询不存在的ID，造成数据库负载飙升。

3. 解决方案

缓存空值

        即使查询结果为空，也缓存一个特殊值（如 null 或 "empty"），并设置较短过期时间。

布隆过滤器

在访问缓存前，先通过布隆过滤器判断数据是否存在。

        优点：空间效率高，查询速度快。

        缺点：存在极低的误判率（可能把不存在的判为存在），但不会漏判。

接口层校验

        对请求参数进行合法性校验，如ID格式、范围限制、权限验证等，提前拦截非法请求。

三、缓存击穿

1. 什么是缓存击穿？

        缓存击穿是指某个热点数据在缓存中过期的瞬间，大量并发请求同时涌入，直接访问数据库，造成数据库瞬时压力激增。

与雪崩的区别：雪崩是大量key同时失效；击穿是单个热点key失效。

2. 典型场景

        突发新闻、秒杀商品、热门视频等热点数据过期。

        高并发下多个线程同时发现缓存失效，同时查询数据库。

3. 解决方案

互斥锁

        当缓存失效时，只允许一个线程去加载数据库，其他线程等待。

逻辑过期

        不设置Redis的物理过期时间，而是将过期时间作为数据的一部分存储：

永不过期（慎用）

        对极端热点数据设置永不过期，通过后台任务定期更新缓存。

四、总结