缓存穿透 缓存击穿 缓存雪崩

缓存穿透

定义:

一个一定不存在的缓存及查询不到的数据;由于缓存是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从存储层查不到数据则不写入缓存;这将导致这个不存在的数据每次请求都要到存储层去查询，失去了缓存的意义。
缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据，而用户不断发起请求，如发起为id为“-1”的数据或id为特别大不存在的数据。这时的用户很可能是攻击者，攻击会导致数据库压力过大。

解决方案:

有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题
1.布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希到一个足够大的bitmap中,一个一定不存在的数据会被这个bitmap拦截掉,从而避免了对底层存储系统的查询压力。
2.如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），我们仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。

缓存击穿

定义:

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的数据（一般是缓存时间到期），这时由于并发用户特别多，同时读缓存没读到数据，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成过大压力

解决方案:

1. 设置热点数据永远不过期。
2. 加互斥锁，互斥锁参考代码如下：
互斥锁
业界比较常用的做法，是使用mutex。简单地来说，就是在缓存失效的时候（判断拿出来的值为空），不是立即去load db，而是先使用缓存工具的
某些带成功操作返回值的操作（比如Redis的SETNX或者Memcache的ADD）去set一个mutex key，当操作返回成功时，再进行load db的操作并回设缓存；
否则，就重试整个get缓存的方法。
SETNX，是「SET if Not eXists」的缩写，也就是只有不存在的时候才设置，可以利用它来实现锁的效果。
function get($key) {
        $db = '';       //mysql模型
        $redis = '';        //redis模型
        $key_mutex = 'key_mutex';
        $value = $redis.get($key);
        $expire_secs = 60 * 100;
        if ($value == null) { //代表缓存值过期
            //设置3min的超时，防止del操作失败的时候，下次缓存过期一直不能load db
            if ($redis.setnx($key_mutex, 1, 3 * 60) == 1) {  //代表设置成功
                $value = $db.get($key);
                $redis.set($key, $value, $expire_secs);
                $redis.del($key_mutex);
            } else {  //这个时候代表同时候的其他线程已经load db并回设到缓存了，这时候重试获取缓存值即可
                sleep(50);
                get($key);  //重试
            }
        } else {
            return $value;
        }
    }

定义:

缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而查询数据量巨大，引起数据库压力过大甚至down机。和缓存击穿不同的是，        缓存击穿指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都查不到从而查数据库。

解决方案:

1. 缓存数据的过期时间设置随机，防止同一时间大量数据过期现象发生。
2. 如果缓存数据库是分布式部署，将热点数据均匀分布在不同的缓存数据库中。
3. 设置热点数据永远不过期。