面经策

Redis 中的缓存击穿、缓存穿透和缓存雪崩是什么？ ​

  • 标签：后端、Redis

🏛 业务架构师 ​

三者都是缓存失效引发的流量放大，区别在"失效的形态"：

  • 缓存穿透：查根本不存在的数据（恶意伪造 ID、爬虫扫库）——缓存永远 miss，请求全打 DB。对策：布隆过滤器前置拦截（全量合法 ID 装入，不存在直接拒绝）+ 空值缓存（查无结果也缓存短 TTL，如 60s，防同一 key 反复穿透）+ 入参合法性校验；
  • 缓存击穿：单个热点 key 过期瞬间，海量并发同时回源（爆款商品缓存到期）——对策：互斥重建（只放一个请求去查库，其余等它回填）或逻辑过期（物理不过期，值里带过期时间，发现过期异步刷新，热点数据永不断供）；
  • 缓存雪崩：大量 key 同时失效（批量导入同一 TTL）或 Redis 整体挂了——对策：TTL 加随机抖动（基础值+0~5min 随机）错峰过期；多级缓存（本地 L1 + Redis L2）+ 集群高可用；DB 侧限流熔断兜底（宁可部分请求失败，不能 DB 被打挂全站瘫痪）。

架构视角的三条原则：

  1. 按资损分级投入：商品详情页被打穿=体验劣化，用便宜方案（TTL 抖动+空值缓存）；库存/价格查询被打穿=超卖资损，必须互斥重建+DB 乐观锁双保险——防护成本与业务价值对齐；
  2. 预案演练：这三件事都要在故障演练里注入（kill Redis、批量过期），验证兜底链路真的工作；
  3. 监控先行：缓存命中率、DB QPS 水位、Redis 连接数——命中率骤降是所有三类故障的共同前兆。

一句话：本质都是"缓存这个堤坝缺口时，流量洪峰直冲 DB"——方案就是拦（布隆）、疏（互斥/异步）、垫（多级/限流）。

🏗 系统架构师 ​

三个"缓存失效引发 DB 雪崩"的经典问题，我按定义 → 危害 → 方案讲：

缓存穿透（查不存在的数据）：请求的 key 在缓存和 DB 都没有（恶意伪造 ID、爬虫扫库），每次都穿透到 DB。

  • 方案：布隆过滤器前置拦截（不存在的 key 直接返回）；缓存空值（null 也缓存，短 TTL 30~60s）；参数合法性校验 + 风控限流。

缓存击穿（某个热点 key 过期瞬间）：千军万马同时重建缓存，DB 瞬间被同一条查询打爆。

  • 方案：互斥锁重建（拿到分布式锁的请求查库回填，其余等待/返回旧值）；逻辑过期（物理不过期，value 里存过期时间，后台异步刷新）；热点数据永不过期 + 定时刷新。

缓存雪崩（大面积 key 同时失效或 Redis 整体宕机）：同一时刻大量 key 过期（如批量预热时统一 TTL），DB 压力陡增崩溃。

  • 方案：TTL 加随机抖动（基准 + 0~5 分钟随机，错峰失效）；多级缓存（本地缓存兜一层）；Redis 高可用（哨兵/集群）+ 熔断限流兜底；缓存预热错峰进行。

架构总结：穿透是"不存在的数据"→ 拦截 + 空值；击穿是"单点热点失效"→ 锁住重建；雪崩是"面状失效/整体故障"→ 随机化 + 高可用 + 限流兜底。三个问题共同的原则：DB 前面的每一层缓存都要设计"失效时的行为"，而不是只设计命中时的性能。

💻 全栈开发专家 ​

三个"缓存失效类"问题，一句话区分：穿透是查不存在的数据，击穿是热点 key 过期，雪崩是大量 key 同时失效或实例宕机。

1. 穿透（请求的数据根本不存在）：每次都打穿到 DB，恶意攻击常用不存在的 id。

  • 布隆过滤器前置：不存在的 key 直接拒绝；
  • 缓存空值：DB 查不到也缓存 null，短 TTL（60s）；
  • 参数校验兜底：id 格式/范围非法直接拒绝。

2. 击穿（单个热点 key 过期瞬间大量请求同时回源）：

  • 互斥锁回源：只放一个请求查 DB 重建，其他等待/返回旧值（SET NX 抢重建权）；
  • 逻辑过期（我常用）：value 里带过期时间字段，物理不过期；读到"已过期"就返回旧数据 + 异步线程重建——永远不阻塞用户：
java
if (data.logicalExpire < now) {
    if (redis.setIfAbsent("lock:rebuild:" + key, "1", 10, SECONDS)) {
        executor.execute(() -> rebuild(key));   // 异步重建
    }
}
return data.old;   // 先返回旧值

3. 雪崩（大量 key 同时过期 / 缓存宕机）：

  • TTL 加随机偏移（基础 30min + 随机 0~10min）打散过期时间；
  • 高可用：主从 + 哨兵/Cluster 防实例级宕机；
  • 多级缓存（本地 Caffeine + Redis）+ 熔断限流，Redis 全挂时对 DB 限流保护。

总结记忆：穿透挡"假数据"，击穿保"热 key"，雪崩防"集体失效"。