[Redis]——缓存击穿和缓存穿透及解决方案（图解+代码+解释）

缓存击穿：

解释：

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（如缓存服务器宕机或缓存过期），这时由于并发用户特别多，同时访问这个数据，导致所有的请求都到达数据库，造成数据库压力过大，甚至宕机。

解决方案：

1. 设置热点数据永不过期。
2. 使用互斥锁，保证同时只有一个请求去数据库查询数据，其他请求等待。
3. 提前预热数据，保证热点数据在缓存中。

缓存穿透：

解释：

缓存穿透是指查询不存在的数据，缓存中和数据库中都没有，这样会导致用户请求直接打到数据库，造成数据库压力过大。

解决方案：

1. 使用布隆过滤器，它可以检查一个元素是否在一个集合中。如果不在，直接返回，不查询数据库。
2. 对于查询不到的数据，也可以在缓存中存储一个空值或默认值，并设置一个较短的过期时间。
3. 使用互斥锁，同上述缓存击穿。

代码示例（伪代码）：

# 缓存击穿：使用互斥锁
def get_data(data_id):
    # 尝试从缓存获取数据
    data = cache.get(data_id)
    if data is not None:
        return data
    
    # 加锁，避免并发请求到数据库
    with cache.lock(data_id):
        # 再次检查缓存，防止缓存服务器宕机等情况
        data = cache.get(data_id)
        if data is None:
            # 缓存中没有数据，从数据库加载
            data = db.get(data_id)
            if data is not None:
                # 设置热点数据永不过期
                cache.set(data_id, data, ttl=None if is_hot_data else 3600)
        return data if data is not None else None
 
# 缓存穿透：使用布隆过滤器
from some_bloom_filter_library import BloomFilter
bf = BloomFilter(size=1000000, error_rate=0.001)
 
def get_data(data_id):
    # 使用布隆过滤器检查数据是否存在
    if not bf.might_contain(data_id):
        return None
    
    # 尝试从缓存获取数据
    data = cache.get(data_id)
    if data is not None:
        return data
    
    # 数据库中也没有，返回默认值或空值，并设置短暂过期时间
    data = db.get(data_id)
    if data is None:
        cache.set(data_id, None, ttl=5)
    else:
        cache.set(data_id, data, ttl=3600)
    return data if data is not None else None
 
# 初始化时，将所有数据ID添加到布隆过滤器中
for data_id in db.get_all_data_ids():
    bf.add(data_id)

以上代码示例展示了缓存击穿和穿透的基本解决方案，具体实现可能需要根据实际应用场景和技术栈进行调整。