我们在一个比较大型的，流量和用户都比较大项目中使用缓存，或者设计缓存系统时，不得不要考虑的问题就是：缓存穿透、缓存击穿、缓存失效时的雪崩效应。
我们一般的流程都是这样的：前台请求，后台先从缓存中取数据，如果取到数据就直接返回结果，取不到时就从数据库中取，从数据库中取到更新缓存，并返回结果，数据库也取不到，那就直接返回空结果。
1、缓存穿透
描述：
缓存穿透是指缓存和数据中都没有数据，而用户不断发起请求。由于我们缓存逻辑一般都是不命中时被动写的，并且出于容错考虑，如果从数据库查不到数据库就不写缓存直接返回，这将导致整个不存在的数据每次都要到数据库去查询，这样缓存就失去意义了。
在流量大时，可能数据库就会挂掉了，要是有人利用不存在的key频繁攻击我们的应用，这就形成一个漏洞了。如发起id为小于0的数据或者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。
针对上面情况的解决方案
- 最基本的接口层增加校验，比如用户鉴权，一些ID做基础的校验，小于0或者大于某个范围的值直接拦截
-从缓存取不到数据，在数据库中也没有取到时，将该缓存key的值设为null，缓存的有效时间可以设置短一点，10秒，20秒（不宜过大，过大可能会导致正常情况也没法使用）。这样可以防止攻击用户反复攻击同一个数据。
缓存击穿
描述
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库，又同时去数据库去取数据，引起数据库压力瞬间增大，造成DB过大的压力。
解决方案：
-一些热点数据设置永远不过期
-接口限流与熔断和降级。重要的接口一定要做好限流策略，防止用户恶意刷接口，同时要降级准备，当接口中的某些服务不可用时，进行熔断，失败快速返回机制。
-布隆过滤器。bloomfilter就类似于一个hash set，用于快速判断某个元素是否存在于集合中，其典型的应用场景就是快速判断一个key是否存在，不存在就直接返回。布隆过滤器的关键就在于hash算法和容器大小。
-加互斥锁 参考代码如下
public function getCachedData($key)
{
$rs = Redis::get($key);
if (empty($rs)) {
$lock = 'list_lock_key';
$lockResult = Redis::setnx($lock, true);
if ($lockResult) {
Redis::set($lock, true, 30);
$rs = mysqlGetDate();
Redis::delete($lock);
}
if (!$lockResult) {
usleep(100);
$rs = $this->getCachedData($key);
}
}
return $rs;
}
//缓存中没有数据，第1个进入的线程，获取锁并从数据库去取数据，没释放锁之前，其他并行进入的线程会等待100ms，再重新去缓存取数据。这样就防止都去数据库重复取数据，重复往缓存中更新数据情况出现
细心的朋友可能已经发现上面代码加锁是有问题的。问题出在：假如我们获取锁成功后，程序突然崩溃了，那锁不就是没有释放，后面的所有获取锁的请求都等待了。那就是出大问题了。为了避免出现这样问题，我们来把代码逻辑修改下
/**
进程1获得锁后操作超时/崩溃/删除锁失败，
进程2检测到锁已存在，但获取锁的值对比当前时间发现锁已过期，
进程2通过GETSET命令重新给锁赋予新的值，并获取到的锁的旧值，再次对比锁的旧值与当前时间，如果锁的旧值依然小于当前时间的话，这时进程2就可以忽略进程1余留下的废锁进行下步操作了
进程2完成下步操作后返回前应该删除锁，但在删除锁时可以先检测锁是否还未过期，未过期才做删除操作，已过期的就没必要在去删除锁了，因为很有可能其他进程检测到锁过期时已经去获取锁了
这里要重点说明的是，如果有其他进程在进程2之前获取到锁，那么进程2将获取锁失败，但是进程2在用GETSET获取锁的旧值时也赋予了锁新的值，改写了其他进程赋予锁的超时值。
看到这大家可能会有疑问了，进程2没获取到锁怎么能改变锁的值呢？是的，进程2改变了锁的原有值，但这一点小小的时间误差带来的影响是可以忽略。
毕竟没有完美的解决方案，时间换空间或者空间时间同理
**/
public function getCachedData($key)
{
$rs = Redis::get($key);
if (empty($rs)) {
$time = time();
$lockExpire = 20;//锁的过期时间
$lockValue = $time + $lockExpire;//锁的值
$lock = 'list:'.$key;
$lockResult = Redis::setnx($lock, $lockValue);
if ($lockResult || Redis::get($lock)< $time || Redis::getset($lock, $lockValue) < $time) {
Redis::expire($lock, $lockExpire);
$rs = mysqlGetDate();
//过期的锁不用删除
if(Redis::ttl($lock))
Redis::delete($lock);
}
if (!$lockResult) {
usleep(100);
$rs = $this->getCachedData($key);
}
}
return $rs;
}
//
缓存雪崩
描述
缓存雪崩是指缓存中数据大批量到过期时间，而且查询数据量巨大，引起的数据库压力过大甚至宕机。和缓存击穿不同的是，缓存击穿是指并发查同一条数据，缓存雪崩是不同数据都过期了，很多数据都从数据库查。
解决方案
-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。
-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
-设置热点数据不过期
