Redis 缓存穿透解决

Redis 缓存穿透解决

缓存穿透是常见问题，恶意请求能把数据库打挂。

1. 什么是缓存穿透

现象： 请求的数据在缓存和数据库中都不存在，每次请求都直接打到数据库。

危害：

• 恶意攻击时数据库压力大
• 正常请求被拖慢
• 数据库CPU飙升

2. 为什么会穿透

• 查询一个不存在的ID
• 缓存没有命中
• 数据库也查不到
• 请求直接穿透到数据库

3. 解决方案一：缓存空值

思路： 即使数据库查不到，也在Redis存一个空值，设置短过期时间。

function getUser($id) {
    $key = "user:$id";
    $user = $redis->get($key);

    if ($user !== false) {
        // 空值标记
        if ($user === 'null') {
            return null;
        }
        return json_decode($user, true);
    }

    // 查数据库
    $user = $db->query("SELECT * FROM users WHERE id = $id");

    if ($user) {
        // 存在就缓存1小时
        $redis->setex($key, 3600, json_encode($user));
    } else {
        // 不存在也缓存，5分钟过期
        $redis->setex($key, 300, 'null');
    }

    return $user;
}

优点： 简单有效
缺点： 占内存，可能被恶意key刷爆

4. 解决方案二：布隆过滤器

思路： 在缓存前面加一层布隆过滤器，不存在的key直接拦截。

原理：

• 所有存在的数据先存到布隆过滤器
• 请求先过布隆过滤器
• 不存在直接返回，不查缓存和数据库

PHP 示例（用 Redis 的布隆过滤器模块）：

# 加载 RedisBloom 模块
redis-cli BF.ADD user:1
redis-cli BF.EXISTS user:1

function getUser($id) {
    $key = "user:$id";

    // 先过布隆过滤器
    if (!$redis->rawCommand('BF.EXISTS', 'user_filter', $id)) {
        return null; // 一定不存在
    }

    // 布隆说可能存在，再查缓存
    $user = $redis->get($key);
    if ($user) {
        return json_decode($user, true);
    }

    // 查数据库...
}

优点： 内存占用小，效率高
缺点： 有误判率，实现复杂

5. 解决方案三：参数校验

思路： 从源头过滤非法请求。

function getUser($id) {
    // 参数校验
    if ($id <= 0 || !is_numeric($id)) {
        return null;
    }

    // 正常查询逻辑...
}

适用： ID类查询，不合法直接拦截

6. 三种方案对比

方案	优点	缺点	适用场景
缓存空值	简单	占内存	数据量不大
布隆过滤器	高效	误判，复杂	数据量大
参数校验	最直接	只防非法	ID类请求

7. 生产建议

1）组合使用

• 先做参数校验
• 再缓存空值
• 大流量用布隆过滤器

2）空值过期时间要短

• 5分钟到10分钟
• 不要太长

3）监控异常请求

• 发现大量404要警惕
• 及时加防护

4）接口限流

• 用 Nginx 或网关限流
• 防止恶意刷

8. 缓存雪崩和击穿

缓存穿透： 查不存在的数据
缓存击穿： 热点key过期，大量请求打数据库
缓存雪崩： 大量key同时过期

区分清楚： 三个问题现象类似但原因不同，解决方案也不同。

总结

Redis 缓存穿透解决要点：

• 查不存在的数据穿透到数据库
• 缓存空值是最简单方案
• 布隆过滤器适合大数据量
• 参数校验从源头拦截
• 空值过期时间要短
• 生产建议组合使用
• 注意和雪崩、击穿区分开
• 监控异常请求
• 接口加限流

缓存穿透是面试高频题，也是生产常见问题，一定要掌握。