Redis 缓存穿透 / 击穿 / 雪崩（2024-03-20）

现象

大促期间，DB 连接数突然飙升，慢查询暴增，Redis 命中率从 95% 掉到 60%。监控显示某几个热点商品的查询在同一秒内打到数据库上千次。

# 应用日志
Cache miss, query DB: product_id=9527
Cache miss, query DB: product_id=9527   -- 同一 key 被并发回源上千次

环境

组件	版本 / 配置
操作系统	Rocky Linux 9.2
Redis	7.2.4（哨兵模式）
业务	电商商品详情页，QPS 峰值 8000
缓存策略	查不到 DB 后回写缓存，TTL=10min

定位过程

先分清是"穿透 / 击穿 / 雪崩"哪一类——三者症状相似但根因不同：

现象	根因	典型特征
穿透	查询根本不存在的数据，缓存永远 miss	大量查不存在的 id，DB 被打
击穿	单个热点 key 过期瞬间，并发回源	某个 key 同一时刻上千次回源
雪崩	大批 key 同时过期	整体命中率骤降，DB 整体被打

1. 看 Redis 命中率

redis-cli INFO stats | grep -E "keyspace_hits|keyspace_misses"
# 命中率 = hits / (hits + misses)

本次命中率骤降集中在几个热点 key，且发生在整点（缓存统一 TTL=10min，整点批量过期）。

2. 抓回源热点

# 看哪些 key 正在被高频访问
redis-cli --hotkeys        # 需要开启 LFU 策略才准确
# 应用日志里 grep 同一 product_id 的回源次数
grep "product_id=9527" app.log | wc -l

确认：product_id=9527 是爆款，缓存过期瞬间 1000+ 并发同时 miss 回源——这是击穿。

同时发现有恶意脚本在遍历不存在的 product_id（负数/随机数），缓存永远 miss——这是穿透。

根因

问题	根因
击穿	热点 key 无互斥保护，过期瞬间并发全部回源
穿透	对不存在的数据也每次查 DB，没有拦截
雪崩隐患	所有 key 用固定 TTL=10min，整点集中过期

解决步骤

止血

1. 先给 DB 前面加限流，挡住瞬时回源洪峰：

# 网关/应用层对 product 接口限流：单接口 200 QPS，超出快速失败

2. 把爆款商品 key 先手动塞回缓存，恢复命中率。

根治

针对击穿——互斥锁回源（只放一个请求去查 DB）：

# 伪代码：缓存 miss 时，先抢锁，抢到的才查 DB，其余短暂等待后重读缓存
func getProduct(id):
    data = GET("product:" + id)
    if data != nil: return data
    if SETNX("lock:product:"+id, "1", EX=5) == 1:   # 抢锁成功
        data = queryDB(id)
        SET("product:"+id, data, EX=600)
        DEL("lock:product:"+id)
    else:
        sleep(50ms); return getProduct(id)            # 自旋等缓存
    return data

针对穿透——布隆过滤器 + 空值缓存：

# 方案一：布隆过滤器（Redis 7 自带 Bloom 模块，或用 Redisson）
# 启动时把所有存在的 product_id 灌进布隆过滤器
# 请求先过布隆，判断"一定不存在"的直接返回，不查缓存不查 DB

# 方案二：对不存在的 key 也缓存空值（短 TTL）
SET "product:notexist:999999" "" EX=60

手段	适用	注意
布隆过滤器	数据量大、防恶意枚举	有误判率，误判只是多查一次 DB
空值缓存	数据量小	注意防缓存膨胀

针对雪崩——TTL 加随机抖动：

# 不要统一 TTL=600，加随机偏移，避免同一秒批量过期
ttl = 600 + random(0, 120)     # 600~720s 随机

3. 热点 key 可做逻辑过期（不设物理 TTL，value 里带过期时间，异步线程刷新），保证任何时刻缓存都有值。

验证与预防

redis-cli INFO stats | grep -E "hits|misses"   # 命中率恢复到 95%+
# DB 侧慢查询、连接数应回落到正常水位

• 监控：缓存命中率、DB 回源 QPS 配告警；命中率 <90% 预警。
• 规范：热点 key 必须加互斥锁；批量写缓存 TTL 必须带随机抖动；恶意穿透用布隆拦截。
• 预案：大促前提前预热爆款缓存。

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