Redis缓存穿透击穿雪崩区别与防护方案

前言

Redis 把热点数据放进内存提速，但缓存一旦失效或被恶意穿透，数据库会被瞬间打垮。很多人把穿透、击穿、雪崩混为一谈，三者成因不同，防护手段也不一样，本篇一次讲清区别和方案。

一、缓存穿透：查不存在的数据

攻击者或程序反复查询一个数据库里根本不存在的 key，缓存永远不命中，每次都打到 MySQL。

• 典型：刷不存在的用户ID、商品ID。
• 防护：
  1. 布隆过滤器（Bloom Filter）：请求先过过滤器，不存在直接拦截，不查库；
  2. 缓存空值：对查不到的结果也缓存一个空对象并设短过期时间（如60秒）。

// 伪代码：缓存空值
$user = $db->find($id);
if ($user === null) {
    $redis->setex("u:$id", 60, 'NULL');
    return null;
}
$redis->setex("u:$id", 3600, json_encode($user));

二、缓存击穿：热点key过期瞬间

一个被高频访问的热点 key 突然过期，大量并发同时打到数据库重建缓存。和穿透区别：数据真实存在，只是刚好过期。

• 防护：
  1. 热点key逻辑过期，不设物理TTL，后台异步刷新；
  2. 加互斥锁（SETNX），只让一个线程回源重建，其余等待。

// SETNX 单线程重建
$lock = $redis->setnx("lock:u:$id", 1);
if ($lock) {
    $redis->expire("lock:u:$id", 10);
    $data = $db->find($id);
    $redis->setex("u:$id", 3600, json_encode($data));
}

三、缓存雪崩：大量key同时过期

大批缓存同一时间失效，数据库承压暴增。和击穿区别：击穿是单个热点，雪崩是大面积。

• 防护：过期时间加随机偏移，避免同时失效；多级缓存；Redis集群高可用；限流降级兜底。

$ttl = 3600 + mt_rand(0, 600); // 3600~4200 秒随机
$redis->setex("list:$page", $ttl, json_encode($rows));

四、三者对比速记

• 穿透：数据不存在 → 布隆过滤器 + 缓存空值；
• 击穿：热点key过期 → 互斥锁 + 逻辑过期；
• 雪崩：大批key同时过期 → TTL随机 + 高可用 + 限流。

总结

先分清"查不存在""单点过期""批量过期"三种场景，再对应布隆过滤器、互斥锁、随机TTL，就能把数据库挡在缓存后面。

遇到问题加QQ23979811 协助处理