緩存穿透

緩存穿透是指在使用緩存系統(tǒng)時，頻繁查詢一個不存在于緩存中的數據，導致這個查詢每次都要通過緩存層去查詢數據源，無法從緩存中獲得結果。

這種情況下，大量的請求會直接穿透緩存層，直接訪問數據源，從而增加了系統(tǒng)的負載，降低了系統(tǒng)的性能。

通常情況下，當一個查詢發(fā)現所需數據不存在于緩存中時，它會從數據源中獲取數據，并將數據存儲到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數據。

然而，當不斷查詢不存在于緩存中的數據時，緩存層會無法起到預期的性能提升作用，因為每次查詢都必須去訪問數據源。

緩存穿透可能由惡意攻擊、系統(tǒng)設計問題或數據變更等原因引起。

為了防止緩存穿透，可以在緩存層添加緩存不存在的數據的標記，當查詢到緩存中有這個標記時，可以避免不必要的訪問數據源，從而提高系統(tǒng)的性能。

另外，使用布隆過濾器等技術可以對查詢進行預處理，過濾掉一些明顯不存在的查詢，進一步減輕系統(tǒng)壓力。

緩存擊穿

緩存擊穿是指當一個熱點數據在緩存中過期或被刪除時，同時有大量的并發(fā)請求訪問該數據，導致這些請求都無法從緩存中獲取到數據，而需要直接從數據源中獲取。

這種情況下，大量的請求會直接訪問數據源，給數據源帶來很大的壓力，可能導致數據源崩潰或性能下降。

在正常情況下，緩存會存儲常用的數據，以提高系統(tǒng)的性能和響應速度。

當一個查詢發(fā)現所需的數據不存在于緩存中時，它會從數據源中獲取數據，并將數據存儲到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數據。

然而，當一個熱點數據在某一時刻過期或被刪除時，大量的請求會同時涌入，這些請求無法從緩存中獲取數據，導致緩存層無法起到預期的性能提升作用。

為了防止緩存擊穿，可以采取以下策略：

1. 設置合適的緩存過期時間：確保緩存數據在合適的時間內過期，避免在同一時間大量數據過期導致緩存擊穿。
2. 使用互斥鎖或分布式鎖：當緩存過期時，使用鎖機制保證只有一個請求可以從數據源中獲取數據，其他請求等待獲取到數據后再從緩存中獲取。
3. 預加載熱點數據：在系統(tǒng)啟動或數據源更新時，提前加載熱點數據到緩存中，避免在熱點數據過期時出現緩存擊穿。
4. 使用高可用的緩存方案：使用多級緩存或分布式緩存系統(tǒng)，確保緩存的高可用性，避免單點故障導致緩存擊穿。

緩存雪崩

緩存雪崩指的是當緩存系統(tǒng)中的大量數據同時失效或過期，導致大量的請求直接訪問數據源，給數據源和系統(tǒng)帶來巨大的壓力，從而導致系統(tǒng)性能下降甚至崩潰。

正常情況下，緩存系統(tǒng)會設置合理的過期時間，以使被緩存的數據在一段時間內有效。

當一個查詢發(fā)現所需數據不存在于緩存中時，它會從數據源中獲取數據，并將數據存儲到緩存中，以便后續(xù)查詢可以直接從緩存中獲取數據。

然而，當大量的緩存數據在同一時間失效或過期時，如果沒有有效的緩存更新機制，系統(tǒng)中的請求就會直接訪問數據源。

由于大量請求同時涌入數據源，可能會導致數據源的性能下降、響應時間延長甚至崩潰。

這種情況下，系統(tǒng)會經歷一段時間的高負載壓力，如同雪崩一般，被稱為緩存雪崩。

為了避免緩存雪崩，可以采取以下策略：

1. 合理設置緩存的過期時間：緩存過期時間應隨機分散，避免大量緩存在同一時間失效。
2. 使用緩存的自動過期機制：例如，使用Redis的過期機制，設置緩存的過期時間，并自動更新緩存，避免過期數據的同時失效。
3. 設置熱點數據的永久緩存或手動刷新機制：重要的熱點數據可以設置為永久緩存，或者手動進行緩存更新，避免熱點數據過期導致緩存雪崩。
4. 引入多級緩存：使用多級緩存，例如將熱點數據存儲在內存緩存中，冷數據存儲在持久化緩存或數據庫中，以降低緩存雪崩的風險。
5. 監(jiān)控和預警機制：監(jiān)控緩存系統(tǒng)的狀態(tài)和性能，設置預警機制，在發(fā)現異常情況時及時采取措施，避免緩存雪崩的發(fā)生。

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