本文深入探讨了缓存中的三大问题：缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿，分析了它们产生的原因，并提出相应的解决方案。缓存穿透可通过设置无效值或使用布隆过滤器避免，缓存雪崩可以通过设置随机过期时间或使用互斥锁缓解，而缓存击穿则可以采用设置永久有效或使用互斥锁的方法解决。这些策略有助于确保系统的稳定性和高可用性。
什么是缓存穿透？
缓存穿透是指查询一个一不存在的数据。
例如：从缓存redis没有命中，需要从mysql数据库查询，查不到数据则不写入缓存，这将导致这个不存在的数据每次请求都要到数据库去查询，造成缓存穿透。
Redis缓存穿透的解决方案：
- 在接口层增加校验，不合法的参数直接返回。不相信任务调用方，根据自己提供的 API 接口规范来，作为被调用方，要考虑可能任何的参数传值。
- 在缓存查不到，DB 中也没有的情况，可以将对应的 key 的 value 写为 null，或者其他特殊值写入缓存，同时将过期失效时间设置短一点，以免影响正常情况。这样是可以防止反复用同一个 ID 来暴力攻击。
- 正常用户是不会这样暴力功击，只有是恶意者才会这样做，可以在网关 NG 作一个配置项，为每一个 IP 设置访问阈值。
- 高级用户布隆过滤器（Bloom Filter), 这个也能很好地防止缓存穿透。原理就是利用高效的数据结构和算法快速判断出你这个 Key 是否在 DB 中存在，不存在你 return 就好了，存在你就去查了 DB 刷新 KV 再 return。
什么是缓存雪崩？
在同一个时间，缓存大批量的失效，然后所有请求都打到 DB 数据库，导致 DB 数据库直接扛不住崩了。
例如：电商首页缓存，如果首页的 key 全部都在某一时刻失效，刚好在那一时刻有秒杀活动，那这样的话就所有的请求都被打到了 DB。并发大的情况下 DB 必然扛不住，没有其他降级之类的方案的话，DBA 也只能重启 DB，但是这样又会被新的流量拓机。
Redis缓存雪崩的解决方案：
- 批量往 redis 存数据的时候，把每个 key 的失效时间加上个随机数，比如 1-5 分钟随机，这样的话就能保证数据不会在同一个时间大面积失效。
什么是缓存击穿？
缓存击穿跟缓存雪崩有些类似，雪崩是大面积缓存失效，导致数据库崩溃，而缓存击穿是一个 key 是热点，不停地扛住大并发请求，全都集中访问此 key, 而当此 key 过期瞬间，持续的大并发就击穿缓存，全都打在 DB 上。就又引发雪崩的问题。
Redis缓存击穿的解决方案：
- 把这个热点 key 设置为永久有效。
- 使用互斥锁，这是比较常用的方法，简单地来说，就是在缓存失效的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去查询数据库，而是先使用缓存工具的某些带成功操作返回值的操作（比如 Redis 的 SETNX 或者 Memcache 的 ADD）去 set 一个 mutex key，当操作返回成功时，再进行查询数据库的操作并回设缓存；否则，就重试整个 get 缓存的方法。
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