前言

用Redis做缓存，经常听到三个词：缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩。很多人搞不清区别，本文一次讲明白，附解决方法。

一、三个概念对比

二、缓存穿透

是什么

黑客故意查一个数据库里根本不存在的数据，缓存里也没有，每次请求都打到数据库。

例子： 查用户ID=-1，数据库里没有，缓存里也没有，每次都查数据库。

危害

数据库被大量无效请求打挂。

解决方法

方法1：缓存空值

数据库查不到，也往缓存里写一个空值，设个短过期时间。

// 先查缓存
$user = $redis->get("user:$id");

if ($user === false) {
    // 查数据库
    $user = mysqli_query("SELECT * FROM users WHERE id = $id");

    if (!$user) {
        // 查不到也缓存，设60秒过期
        $redis->setex("user:$id", 60, "null");
    } else {
        $redis->setex("user:$id", 3600, $user);
    }
}

方法2：布隆过滤器

在缓存前面加一层布隆过滤器，快速判断这个ID存在不存在。

不存在的直接返回，不用查数据库。

方法3：接口校验

在接口层就做参数校验，比如用户ID必须大于0，不合法的直接拒绝。

三、缓存击穿

是什么

一个热点key（比如首页热点新闻），突然过期了，这时候刚好有大量用户同时访问，所有请求都打到数据库。

和穿透的区别： 这个key本来是存在的，只是过期了。

危害

数据库瞬间压力暴增。

解决方法

方法1：互斥锁

只让一个线程去查数据库，其他线程等一下。

$lockKey = "lock:user:$id";

// 尝试加锁
if ($redis->setnx($lockKey, 1)) {
    // 加锁成功，查数据库
    $user = mysqli_query("SELECT * FROM users WHERE id = $id");
    $redis->setex("user:$id", 3600, $user);
    $redis->del($lockKey);
} else {
    // 加锁失败，等一下再读缓存
    sleep(100);
    $user = $redis->get("user:$id");
}

方法2：热点key不过期

热点数据不设过期时间，后台定时更新。

方法3：提前预热

在热点数据快过期前，主动后台更新缓存。

四、缓存雪崩

是什么

大量key在同一时间过期，或者Redis整个挂了，所有请求都打到数据库。

和击穿的区别：

• 击穿：一个key过期
• 雪崩：大量key同时过期

危害

数据库直接被打挂，整个服务不可用。

解决方法

方法1：过期时间加随机值

不要所有key都设3600秒过期，加个随机数错开。

// 基础3600秒，加0-600秒随机
$expire = 3600 + rand(0, 600);
$redis->setex("user:$id", $expire, $data);

方法2：Redis集群

Redis挂了还有备用的，不要单点。

方法3：服务降级

数据库扛不住的时候，直接返回默认数据或者报错，不要让请求都打过去。

方法4：热点数据永不过期

核心数据不设过期，后台异步更新。

五、总结对比

六、常见坑

坑1：把穿透和击穿搞混

• 穿透：数据本来就不存在
• 击穿：数据存在，但缓存过期了

坑2：缓存空值不设过期时间

如果不设过期时间，以后这个数据真的有了，缓存还是空的。

解决： 空值也要设过期时间（比如60秒）。

坑3：互斥锁死锁

加了锁没释放，其他线程一直等。

解决： 锁也要设过期时间。

坑4：随机值加太小

所有key还是差不多同时过期。

建议： 随机范围至少几百秒。

总结

记住：

1. 穿透：查不存在的数据 → 缓存空值 + 布隆过滤器
2. 击穿：热点key过期 → 互斥锁 + 热点永不过期
3. 雪崩：大量key同时过期 → 过期时间加随机 + Redis集群

最简单的防雪崩：

$expire = 3600 + rand(0, 600);
$redis->setex($key, $expire, $data);

遇到问题加QQ23979811 协助处理

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

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。

Redis 缓存穿透解决

缓存穿透是常见问题，大量请求查询不存在的数据，直接打到数据库。这篇讲怎么解决。

1. 什么是缓存穿透

用户查询一个不存在的数据，Redis 里没有，每次都去查数据库。恶意攻击的话，数据库扛不住。

2. 解决方案一：缓存空值

查询数据库也没结果，就缓存一个空值，设置短过期时间。

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

    // 先查缓存
    $user = $redis->get($key);
    if ($user !== false) {
        return json_decode($user, true);
    }

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

    if ($user) {
        // 缓存有数据的结果
        $redis->setex($key, 3600, json_encode($user));
    } else {
        // 缓存空值，短时间过期
        $redis->setex($key, 60, '');
    }

    return $user;
}

优点： 简单粗暴
缺点： 浪费内存，可能导致不一致

3. 解决方案二：布隆过滤器

在缓存前面加一层布隆过滤器，不存在的 key 直接拦截。

// 使用 RedisBloom 模块
// 添加到布隆过滤器
$redis->rawCommand("BF.ADD", "user_filter", "1001");

// 查询是否存在
$exists = $redis->rawCommand("BF.EXISTS", "user_filter", "1001");
if (!$exists) {
    return null; // 直接返回，不查数据库
}

原理： 用二进制数组和多个哈希函数，判断一个 key 一定不存在或者可能存在。

优点： 内存占用小，效率高
缺点： 有一定误判率，不支持删除

4. 两种方案对比

5. 其他注意事项

• 接口增加参数校验，不合法的 id 直接拒绝
• 增加接口访问限流，防止恶意攻击
• 黑名单机制，频繁查不存在的 IP 封掉

总结

缓存穿透解决思路：

1. 缓存空值： 简单，适合小数据量
2. 布隆过滤器： 高效，适合大数据量
3. 加限流和校验： 从入口防护

生产环境推荐布隆过滤器 + 缓存空值组合使用。

Redis 缓存穿透解决方案

缓存穿透是指查询一个数据库里根本不存在的数据，因为缓存里也没有，所以每次请求都打到数据库。如果有人恶意攻击，数据库可能被打挂。

什么是缓存穿透

正常流程：先查缓存，缓存有就直接返回，没有再查数据库，然后写入缓存。

如果查询的数据数据库里也没有，那缓存永远都不会命中，每次请求都会查数据库，这就是缓存穿透。

解决方案一：缓存空值

最简单的办法，数据库查不到也往缓存里写一个空值，设个短过期时间。

$data = $redis->get($key);
if ($data === null) {
    $data = $db->query($sql);
    if ($data === null) {
        // 缓存空值，60秒过期
        $redis->setex($key, 60, '');
    } else {
        $redis->setex($key, 3600, $data);
    }
}

优点：简单直接
缺点：会占用更多缓存空间，大量空值缓存会浪费内存

解决方案二：布隆过滤器

在缓存前面加一层布隆过滤器，先判断数据是否存在，不存在直接返回。

布隆过滤器的原理是用一个大的位数组和多个哈希函数，把存在的数据标记为1。查询时如果所有哈希位置都是1，说明可能存在；只要有一个位置是0，说明一定不存在。

优点：内存占用小，效率高
缺点：有一定误判率（说存在可能不存在，说不存在一定不存在）

两种方案对比

总结

缓存穿透是常见的缓存问题，小项目用缓存空值就够了，大项目数据量大就上布隆过滤器。两种方案都能解决问题，根据实际场景选就行。