什么是缓存穿透和缓存雪崩？如何避免？

缓存穿透和缓存雪崩是分布式缓存中常见的问题，导致缓存失效或缓存性能下降。它们通常与高并发系统中的数据访问和缓存机制密切相关。下面是它们的概念和解决方案：

1. 缓存穿透

缓存穿透是指缓存中没有数据，数据库中也没有，但是请求却会不停地打到数据库上。例如，恶意用户发起了大量请求访问不存在的 key，缓存无法命中，导致每次都要访问数据库，从而对数据库造成巨大压力。

解决方法：

• 布隆过滤器：在缓存层之前引入布隆过滤器，拦截那些明确不存在的数据。布隆过滤器可以有效判断一个数据是否可能存在（有误判，但不会漏判），从而减少不必要的数据库查询。

• 缓存空值：如果数据库查不到数据，仍然将结果（比如 null 或占位符）存入缓存，设置一个较短的过期时间，避免频繁查询同一无效数据。

• 限流与防火墙：对于恶意请求或频繁的无效请求，可以通过限流或者黑名单机制来进行过滤。

2. 缓存雪崩

缓存雪崩是指大量缓存同时过期，导致大量请求同时到达数据库，给数据库带来巨大的瞬时压力，可能导致系统崩溃。常见于高并发系统中，当缓存集中失效时，数据库无法承受高并发请求。

解决方法：

• 缓存过期时间分散：避免所有缓存设置相同的过期时间，可以在过期时间的基础上增加一个随机值，使缓存的过期时间相对分散，避免同时失效。

• 预热缓存：在高并发请求到来之前，提前将常用数据加载进缓存，尤其是应用重启或缓存服务重启时。

• 双层缓存机制：可以使用本地缓存和分布式缓存相结合，首先访问本地缓存，减少对分布式缓存的依赖，当本地缓存失效时再访问远程缓存。

• 热点数据不过期：对于一些热点数据，可以设置为永不过期，或者手动控制其更新，避免大批量失效。

通过合理地管理缓存机制和过期策略，可以有效避免缓存穿透和缓存雪崩问题，提高系统的稳定性和性能。