Redis三大缓存异常问题
三大缓存异常问题：穿透、击穿、雪崩
一、问题归类
属于Redis缓存高并发故障、缓存设计、数据库防护核心知识点。
包括：缓存击透、缓存击穿、缓存雪崩
共性问题：缓存与数据库数据不一致、高并发打垮数据库
二、缓存击穿
1.定义
查询的数据，缓存和数据库都不存在，请求直接绕过Redis，全部打到数据库。大量非法空请求反复查询不存在数据，数据库压力暴涨。
2.常见场景
1.恶意攻击：故意查不存在ID、负数ID、异常参数
2.业务无效请求：前端传错参数、过期订单、已删除数据
3.解决方案
1.布隆过滤器
提前把所有合法的数据ID存入布隆过滤器，请求先过滤，不存在直接拦截，不查缓存与数据库
优点：占用内存极小、拦截效率高
缺点：存在极小误判，无法删除数据
2、缓存空值/默认值
查询数据库为空时，Redis存入空对象、空字符串，并设置较短的过期时间。
后续相同请求直接命中缓存，不在访问数据库
3.接口参数校验
- 拦截非法参数：负数ID，超长字符、违规格式，直接返回报错
4.限流封禁
对高频异常IP、帐号限流，恶意请求直接拉黑
三、缓存击穿
1.定义
热点 Key 突然失效，瞬间海量并发请求直接冲击数据库。特指单个超高热度 Key 过期，瞬间压力击穿数据库。
2.常见场景
秒杀商品、首页爆款、热搜数据、高频访问单个缓存键过期。
3.解决方案
1.互斥锁（分布式锁）
同一个 Key 只放行一个请求查数据库更新缓存，其余请求等待重试。常用：Redisson 分布式锁，避免并发击穿。
2.永不过期
热点数据不设置过期时间，后台定时主动更新缓存，杜绝过期击穿。
3.逻辑过期
缓存不物理删除，存入过期时间字段，业务判断过期后异步更新，旧数据照常返回。
4.热点数据定时预热
高峰期前主动刷新热门 Key，避免集中过期。
四、缓存雪崩
1.定义
大批量缓存 Key 同一时间失效 / Redis 服务宕机，所有请求全部访问数据库，瞬间压垮数据库。范围远大于击穿：大量键集体失效。
2.两大触发原因
1.过期时间集中：大量 key 设置相同 TTL，同一时刻集体失效
2.Redis 宕机、断电、集群故障、网络断开
3.解决方案
（1）解决批量过期雪崩
过期时间加随机偏移量在原有过期时间基础，增加随机秒数，打散失效时间，避免集体过期。
分层缓存本地 JVM 缓存 + Redis 二级缓存，Redis 失效优先
（2）解决 Redis 宕机雪崩
Redis 集群高可用主从复制、哨兵模式、集群分片，主节点故障自动切换从节点，保证服务不挂。
服务降级Redis 不可用时，直接返回默认数据、兜底页面，不再查询数据库。
熔断机制数据库压力超限直接熔断，拒绝新请求，保护核心业务。
限流削峰限制每秒请求量，排队处理，避免瞬间洪峰涌入。
数据持久化RDB+AOF 持久化，宕机重启快速恢复缓存数据。
五、三者核心区别
1.穿透：查不存在的数据，请求穿过两层
2.击穿：单个热点key过期，单点被瞬间打爆
3.雪崩：批量热点key失效/服务宕机，大范围崩溃
六、优化
1.合理设计缓存过期时间，杜绝统一过期
2.读写分离，分担数据库查询压力
3.缓存更新策略统一：更新数据库同步更新 / 淘汰缓存
4.监控缓存命中率、接口 QPS，提前预警异常