Redis的缓存穿透、击穿、雪崩及解决方案

问题解释：

1. 缓存穿透：查询不存在的数据，缓存和数据库都没有，导致所有请求都打到数据库上。
2. 缓存击穿：一个Key过期，大量请求打到数据库。
3. 缓存雪崩：大量Key同时过期，导致大量请求打到数据库。

解决方案：

1. 缓存穿透：

   • 使用布隆过滤器：在缓存之前加一个布隆过滤器，查询时先检查数据是否存在。
   • 缓存空值：如果数据库查询不到，也缓存一个特殊值，如空字符串或者NULL，并设置较短的过期时间。

2. 缓存击穿：

   • 加互斥锁：当Key过期时，先加锁，只有一个线程去数据库查询，其他线程等待。
   • 预先载入缓存：定时预先更新缓存，或者在高峰时间预热缓存。

3. 缓存雪崩：

   • 设置随机过期时间：使得Key不会在同一时间过期。
   • 监控告警：提前预警，在大量Key即将过期时，预热缓存。
   • Redis集群部署：分散Key的存储和访问压力。

示例代码（伪代码）：

# 缓存穿透 - 布隆过滤器
def is_key_exist(key):
    # 布隆过滤器判断Key是否存在
    return bloom_filter.is_exist(key)
 
def get_data(key):
    if not is_key_exist(key):
        return None
    data = redis.get(key)
    if data is None:
        data = db.get(key)
        if data is not None:
            redis.set(key, data, ex=3600)
    return data
 
# 缓存击穿 - 互斥锁
def get_data_with_lock(key):
    lock = acquire_lock(key)
    if lock:
        data = redis.get(key)
        if data is None:
            data = db.get(key)
            if data is not None:
                redis.set(key, data, ex=3600)
        release_lock(key)
    else:
        sleep(1)  # 等待1秒，再次尝试获取数据
        get_data_with_lock(key)
    return data
 
# 缓存雪崩 - 随机过期时间
def set_random_expire(key, data, expire_time):
    random_expire = random.randint(expire_time//2, expire_time)
    redis.set(key, data, ex=random_expire)

注意：以上代码仅为示例，实际应用需要根据业务场景和架构进行调整。