1. 前言

在小型项目中（例如大部分 toB 业务），Redis 被作为缓存，我们无需过多关注缓存的性能，但是对于高并发的场景（例如 toC 的在线电商业务），在商品秒杀或者库存抢购的时候，Redis 也可能存在诸多潜在的问题，例如缓存穿透、缓存雪崩。

2. 缓存问题

2.1 缓存穿透

面试官提问： Redis 的缓存穿透是什么意思？有什么解决方案？

题目解析：

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首先给出缓存穿透的定义：用户查询一个本来在数据库就没有的数据，导致每次请求要首先从缓存中查找，发现没有之后再从持久化数据库（例如 MySQL）中查找，最后返回空的过程。比如针对一个不存在的 user_id 查询用户信息，请求每次都会击穿缓存打到数据库上。

然后分析缓存穿透的危害：因为持久化数据库的读能力普遍低于缓存，缓存穿透越多，缓存命中率越低，这类请求可能被黑客利用从而打垮数据库。

针对缓存穿透问题，业界有一些公认的解决方案：

（1）缓存空值：第一次查询，在缓存和数据库均查不到数据，我们将 key=user_id，value=null 这个键值对放入缓存，并且设置一个短期过期时间（例如 10 分钟）；第二次以及过期时间内的查询，流量会命中缓存，并且返回空结果。

这是最简单粗暴的方法，如果对缓存的存储数据有严格要求，一般不采用这种方案。

（2）预置布隆过滤器：布隆过滤器存储缓存中所有的 key ，请求打进来之后，首先经过布隆过滤器过滤，如果不存在，直接在该层拦截

请求，请求流量不会打到缓存以及数据库。如果存在，则走正常的缓存、数据库查询逻辑。

2.2 缓存雪崩

面试官提问： Redis 的缓存雪崩是什么意思？有什么解决方案？

题目解析：

正如上文的分析，缓存的核心作用是为底层数据库挡住大部分的外部流量，减轻数据库的压力。

如果缓存因为某种原因失效，例如 Redis Server 宕机或者在某个时间段大量的缓存 Key 过期，原本被缓存过滤的流量会直接打到数据库上，给数据库造成压力，严重情况下可能导致数据库宕机。

预防缓存雪崩也有多种方案：

（1）保证 Redis 的高可用，例如搭建 Redis Cluster，维护多集群。

（2）对服务请求进行限流，例如使用 Java 的 Hystrix 库，Hystrix 能够提供熔断、限流、降低三种手段保证当极端情况发生时，打到数据库的请求流量不会超过数据库的承受能力。

• 熔断：Hystrix 记录某个接口的请求失败率，当失败率过高之后，拒绝后续请求，直接给出一个预设返回值；
• 限流：当请求 QPS 超过缓存的能力或者预先计算的上限后，将后续的的请求放入缓存队列，防止请求高并发打进业务逻辑代码；
• 降级：对于被拒绝访问的请求，直接返回一个预设结果。降级最常见的应用例子是，电商秒杀的场景，当并发数超过业务服务能够承受的阈值后，请求直接被网关层拦截，返回 "当前人数太多，请稍后重试" 的提示文案。

总结来说，预防缓存雪崩的本质方案有：

• 加锁：加锁只是为了降低并发打到数据库的流量，并没有提高系统的吞吐量，当有 100 个用户请求过来时，每次只能处理 1 个请求，用户体验差，生产环境基本不使用加锁方案；
• 队列：Hystrix 限流的本质就请求放入缓存队列，依次请求，生产环境必备方案；
• 拒绝服务：当请求超过队列能够处理的范畴后，直接拦截用户请求，用户体验也差，一般是生产环境的兜底方案。

3. 小结

本章节介绍了使用 Redis 作为缓存容易遇到的两大问题，缓存穿透和缓存雪崩。需要区分的是，缓存穿透是针对单个 Key 而言，缓存雪崩是多个 Key 失效，两者产生的原因也不同。