redis中缓存穿透，及解决方案

Redis 缓存穿透是指客户端请求查询的数据在 Redis 缓存和后端数据库中根本都不存在导致每次请求都会绕过缓存直接打到数据库上。如果遭遇高并发请求或恶意攻击数据库会因为承受不住这种无效查询的压力而崩溃。 缓存穿透发生的原因缓存穿透的核心在于“查无此人”。通常由以下几种情况引发恶意攻击黑客或爬虫故意构造大量数据库中没有的 ID如负数 ID、随机生成的超长字符串等发起请求专门用来绕过缓存攻击数据库。业务逻辑缺陷前端或接口层没有做好参数校验允许非法的参数如格式错误的 ID传入后端服务。数据已删除数据库中的某条数据被删除了但缓存未同步清理。此时如果大量请求该数据也会造成短暂的穿透。 核心区别缓存穿透查的是根本不存在的数据缓存无数据库也无。缓存击穿查的是存在的热点数据缓存无数据库有但刚好过期。缓存雪崩大量数据在同一时间集体过期或 Redis 宕机。️ 缓存穿透的解决方案解决缓存穿透的核心思路是把无效请求拦截在数据库之前。以下是生产环境中常用的三道防线1. 接口层参数校验第一道防线在请求刚进入系统时就对关键参数进行合法性检查。核心原理过滤掉明显不合法的请求连 Redis 和数据库都不用查。执行方式例如校验用户 ID 必须是正整数、字符串长度必须在合理范围内等。不符合规则的直接返回 400 错误。优缺点成本极低能拦截大量低级恶意请求但无法拦截那些“格式合法但实际不存在”的 ID。2. 缓存空对象核心兜底方案这是最简单且最常用的解决方案。核心原理即使数据库查不到数据也把这个“空结果”缓存到 Redis 中并设置一个较短的过期时间如 2~5 分钟。执行流程请求查询 Redis 未命中。查询数据库发现数据也不存在。将该 Key 在 Redis 中缓存为一个特殊空值如、null或EMPTY。后续相同的请求会直接命中这个空值缓存不再穿透到数据库。优缺点实现极其简单能有效拦截重复的无效请求但如果攻击者使用大量不重复的随机 ID 进行攻击会在 Redis 中产生大量空值缓存挤占宝贵的内存空间。3. 布隆过滤器终极拦截方案布隆过滤器是一种空间效率极高的概率型数据结构通常作为缓存穿透的终极解决方案。核心原理在系统启动或数据加载时将所有可能存在的有效数据 ID如所有商品 ID、用户 ID存入布隆过滤器。执行流程请求到来时先经过布隆过滤器判断。如果布隆过滤器判定该 ID不存在则该数据一定不存在直接拦截请求。如果判定可能存在才放行去查询 Redis 和数据库。优缺点内存占用极小查询速度极快能从根本上挡住绝大多数无效请求但它存在一定的误判率即把不存在的数据误判为存在且标准实现不支持删除操作数据维护相对复杂。