面试中经常出现的缓存穿透、雪崩和击穿到底是什么?

对于缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿常常出现在面试中,今天来看看它到底是何方神圣,在文末给大家贴了一个相关视频,有兴趣的朋友可以看看!

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redis缓存穿透

在这里插入图片描述理解

  • 重在穿透吧,也就是访问透过redis直接经过mysql,通常是一个不存在的key,在数据库查询为null。每次请求落在数据库、并且高并发。数据库扛不住会挂掉。

解决方案

  • 可以将查到的null设成该key的缓存对象。
  • 当然,也可以根据明显错误的key在逻辑层就就行验证
  • 同时,你也可以分析用户行为,是否为故意请求或者爬虫、攻击者。针对用户访问做限制。
  • 其他等等,比如用布隆过滤器(超大型hashmap)先过滤。

redis缓存雪崩

理解

  • 雪崩,就是某东西蜂拥而至的意思,像雪崩一样。在这里,就是redis缓存集体大规模集体失效,在高并发情况下突然使得key大规模访问mysql,使得数据库崩掉。可以想象下国家人口老年化。以后那天人集中在70-80岁,就没人干活了。国家劳动力就造成压力。 在这里插入图片描述

解决方案

  • 通常的解决方案是将key的过期时间后面加上一个随机数,让key均匀的失效。
  • 考虑用队列或者锁让程序执行在压力范围之内,当然这种方案可能会影响并发量。
  • 热点数据可以考虑不失效

redis缓存击穿

理解

缓存击穿,是指一个key非常热点,在不停的扛着大并发,大并发集中对这一个点进行访问,当这个key在失效的瞬间,持续的大并发就穿破缓存,直接请求数据库,好像蛮力击穿一样。

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  • 击穿和穿透不同,穿透的意思是想法绕过redis去使得数据库崩掉。而击穿你可以理解为正面刚击穿,这种通常为大量并发对一个key进行大规模的读写操作。这个key在缓存失效期间大量请求数据库,对数据库造成太大压力使得数据库崩掉。就比如在秒杀场景下10000块钱的mac和100块的mac这个100块的那个订单肯定会被抢到爆,不断的请求(当然具体秒杀有自己处理方式这里只是举个例子)。所以缓存击穿就是针对某个常用key大量请求导致数据库崩溃。

解决方案

  • 可以使用互斥锁避免大量请求同时落到db。
  • 布隆过滤器,判断某个容器是否在集合中
  • 可以将缓存设置永不过期(适合部分情况)
  • 做好熔断、降级,防止系统崩溃。

视频:90分钟搞定内网外网、网络穿透、打洞与P2P

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<think> 首先,用户的问题是:"我想了解redis缓存雪崩缓存穿透缓存击穿的含义"。用户想知道这三种缓存问题的含义。 我从系统指令中知道: - 我必须使用$...$格式表示行内数学表达式。 - 独立公式用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法必须正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证真实可靠。 用户提供了几个引用: - 引用[1]:解释了缓存击穿:热点key过期导致大量访问数据库。解决方式:互斥锁逻辑过期。 - 引用[2]:强调了面试重要性,给出了预防策略:事前(Redis高可用)、事中(本地缓存、限流、降级)、事后(持久化)。 - 引用[3]:介绍了缓存雪崩的例子:大批缓存同时过期。解决办法:Redis集群、限流、随机过期时间、缓存永不失效。 - 引用[4]:解释了缓存穿透:查询不存在的数据,直接访问数据库。 - 引用[5]:提供了总结对比表,列出了三种问题的触发条件、数据库压力、特征解决方案。 我需要基于这些引用,结构化地回答用户的问题: - 先解释每个术语的含义。 - 确保回答清晰、逐步。 - 使用中文。 - 在引用的地方自然地添加引用标识,如[^1]。 定义: - **缓存雪崩**:大量缓存同时过期或Redis服务不可用,导致请求直接打到数据库,造成数据库压力过大。引用[3][^5]。 - **缓存穿透**:查询数据库中不存在的数据,缓存中也没有,导致每次请求都访问数据库。引用[^4][^5]。 - **缓存击穿**:一个热点key过期时,大量并发请求直接访问数据库。引用[^1][^5]。 结构化回答: 1. **简介**:先概述Redis缓存问题的背景。 2. **缓存雪崩**解释。 3. **缓存穿透**解释。 4. **缓存击穿**解释。 5. **总结**对比。 6. **生成相关问题**:在最后添加相关问题。 添加引用标识: - 当引用某个具体段落时,在末尾加上[^n],但确保自然。例如,在解释缓存击穿时提到"热点key过期"时引用[^1]。 生成相关问题: - 基于主题,生成3-5个相关问题,如解决方案、区别等。参考示例中的格式:"§§相关问题§§" 后列出问题。 回答格式: - 使用清晰的标题或段落。 - 避免使用Markdown标题,因为用户可见层要自然。 最终回答结构: - 开头:直接回答问题。 - 主体:分点解释每种含义。 - 结尾:简要总结。 - 相关问题部分。 内容大纲: 1. Redis缓存问题简介:Redis用于缓存数据,但可能有三种常见问题:雪崩穿透击穿。 2. 缓存雪崩:含义、例子(如大批缓存同时过期)、后果。 3. 缓存穿透:含义、例子(查询不存在的数据如id=-1)、后果。 4. 缓存击穿:含义、例子(热点key过期)、后果。 5. 总结:对比三者区别(参考引用[5]表)。 6. 相关问题:生成相关问题。 相关问题想法: 1. 如何防止Redis缓存雪崩? 2. 缓存穿透缓存击穿有什么区别? 3. Redis中如何实现互斥锁来解决缓存击穿? 4. 在实际项目中,如何检测缓解缓存穿透问题? 5. 为什么缓存永不失效是解决雪崩的一种方式? 确保使用中文。 </think> ### Redis缓存雪崩缓存穿透缓存击穿的含义 Redis作为高性能缓存系统,在应用中常见三种缓存问题:缓存雪崩缓存穿透缓存击穿。这些问题可能导致数据库压力过大甚至服务崩溃。下面我将基于您的引用材料,清晰地解释每种问题的含义、特征典型场景(参考引用[1], [3], [4], [5])。回答结构如下:先定义每种问题,再举例说明,最后总结对比。 #### 1. **缓存雪崩** - **含义**:缓存雪崩指大量缓存数据在同一时间段过期或Redis服务不可用,导致大量请求直接涌入数据库,引发数据库负载剧增甚至宕机。这就像雪崩一样,瞬间压力爆发波及整个系统[^3][^5]。 - **例子**:假设在秒杀活动前12小时,您将商品数据批量存入Redis,并设置统一的12小时过期时间。活动开始时,所有缓存同时失效,大量用户请求无法命中缓存,直接查询数据库,造成数据库瞬间高负载[^3]。 #### 2. **缓存穿透** - **含义**:缓存穿透指用户查询数据库中不存在的数据(如无效ID或恶意攻击),导致每次请求都绕过缓存直接访问数据库。这会持续消耗数据库资源,尤其当攻击者频繁发送无效查询时[^4][^5]。 - **例子**:如果数据库中ID从0开始自增,用户却反复查询ID为-1的数据。由于缓存数据库都没有该数据,请求直接打到数据库,形成持续无效流量压力[^4]。 #### 3. **缓存击穿** - **含义**:缓存击穿指一个热点Key(如高并发访问的数据)过期时,大量并发请求同时涌入数据库试图重建缓存。这会造成瞬时数据库峰值压力,区别于雪崩的批量失效[^1][^5]。 - **例子**:在秒杀活动中,某个热门商品Key(如“iphone_15”)缓存过期瞬间,成千上万用户请求该Key,全部直接访问数据库,导致数据库瞬时过载[^1]。 #### 总结对比 | 问题类型 | 触发条件 | 数据库压力特征 | 核心差异点 | |------------|------------------------------|----------------------|--------------------------| | **缓存雪崩** | 大批缓存同时过期或Redis故障 | 持续高压、随机爆发 | 多个Key同时失效[^5] | | **缓存穿透** | 查询不存在数据 | 持续无效请求 | 数据根本不存在[^4] | | **缓存击穿** | 单个热点Key过期 | 瞬时峰值 | 聚焦单个高并发Key[^1][^5] | 理解这些含义有助于设计预防策略,如设置随机过期时间避免雪崩、使用布隆过滤器过滤穿透请求、或互斥锁解决击穿问题[^2]。
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