什么是缓存穿透、击穿、雪崩

缓存穿透 (Cache Penetration)

定义： 指查询一个根本不存在的数据。
由于缓存不命中，请求会穿透到数据库，而数据库也查不到。因为数据库没查到，所以也不会回写缓存。这就导致每次针对该 Key 的请求都会直达数据库。

• 场景： 恶意攻击（查询 ID 为 -1 的数据）或业务逻辑逻辑漏洞。
• 解决方案：
  • 布隆过滤器 (Bloom Filter)： 在请求进入缓存层之前，先判断 Key 是否可能存在。
  • 缓存空对象： 即便数据库查不到，也在缓存里存一个 null（过期时间设短点）。

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缓存击穿 (Cache Breakdown)

定义： 指一个极热点的 Key 在过期的瞬间，有海量并发请求同时涌入。
因为缓存刚刚失效，所有请求都会同时打到数据库去尝试加载数据并回设缓存。

• 场景： 秒杀活动中的明星商品、突发热搜。
• 解决方案：
  • 设置永不过期： 逻辑上不设 TTL，由后台异步更新。
  • 互斥锁 (Mutex Lock)： 只允许一个请求去数据库查询并更新缓存，其他请求等待。

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缓存雪崩 (Cache Avalanche)

定义： 指在某一个时间段，大面积的 Key 同时过期，或者 Redis 宕机。
这导致原本应该由缓存承接的巨大流量全部像雪崩一样压向数据库，导致后端系统崩溃。

• 区别： 击穿是“单点爆破”，雪崩是“全面瘫痪”。
• 解决方案：
  • 随机过期时间： 给每个 Key 的 TTL 加上一个随机扰动值，防止集体过期。
  • 高可用架构： 搭建 Redis 哨兵（Sentinel）或集群（Cluster）。
  • 限流降级： 数据库压力过大时，直接拒绝部分请求。

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总结对比表

现象	原因	目标数据	核心对策
穿透	数据不存在	不存在的数据	布隆过滤器 / 缓存空值
击穿	热点 Key 过期	极热点数据	互斥锁 / 逻辑永不过期
雪崩	大量 Key 过期或 Redis 宕机	大批量数据	随机过期时间 / 熔断限流