Redis 缓存的数据来源于 MySQL数据库，前者作用于内存，后者作用于磁盘，内存访问比磁盘快很多。
那么会出现哪些故障或问题？我们的应对策略是什么？继续往下读吧。
缓存雪崩
Redis 是为了方便快速访问从而缓存的 MySQL 数据库中的数据，那么数据的更新是在 MySQL 数据库中，所以 Redis 要对缓存的数据设置一个过期时间。如果缓存数据过期就会从缓存中移除，用户来访问数据就无法立即命中，会直接访问 MySQL 数据库获得最新数据。最新的数据会缓存到 Redis 中，好让用户下次访问直接命中，这样就让用户既可以快速访问数据，还可以访问到最新的数据。
那如果 Redis 缓存全部失效呢？大量请求访问 MySQL 数据库，不但速度慢，而且还会因为大量请求而崩溃。
我们称之为 缓存雪崩。
那有哪些情况会导致大量请求绕过 Redis 缓存而来到 MySQL 数据库？
- Redis 缓存大量失效。
- Redis 缓存没有失效，但是宕机导致无法提供服务。
大量数据同时失效
（一）随机设置过期时间
避免将大量数据设置相同的过期时间，采用随机数，这可避免大量数据同时失效问题。
（二）互斥锁
如果缓存中的数据有效，但是用户需要的数据不在其中，也就无法命中缓冲，依旧可能会导致大量的请求到 MySQL 数据。为了避免这个问题发生，可以选择加互斥锁。
但业务线程在处理用户请求时，如果发现访问的数据不在 Redis 中，就加个互斥锁，保证同一时间内只有一个请求来构建缓存（从数据库读取数据，再将数据更新到 Redis 里），当缓存构建完后，再释放锁。
实现互斥锁的时候，最好设置超时时间，不然第一个请求拿到了锁，然后这个请求发生了某种意外而一直阻塞，一直不释放锁，这时其他请求也一直拿不到锁，整个系统就会出现无响应的现象。
（三）后台更新缓存
业务线程不再负责更新缓存，缓存也不设置有效期，即“永久有效”，并将更新缓存的工作交由后台行程定时更新。
事实上，缓存数据不设置有效期，并不是意味着数据一直能在内存里，因为当系统内存紧张的时候，有些缓存数据会被“淘汰”，而在缓存被“淘汰”到下一次后台定时更新缓存的这段时间内，业务线程读取缓存失败就返回空值，业务的视角就以为是数据丢失了。
解决上面问题的方式：
- 后台线程不仅负责定时更新缓存，而且也负责频繁地检测缓存是否有效，检测到缓存失效，原因可能是系统紧张而被淘汰，于是马上从数据库读取数据，并更新到缓存。这种方式检测时间不能太长，太长会导致用户获取的数据是一个空值而不是真正的数据，所以检测间隔最好是毫秒级，但是总归是有个间隔时间，用户体验一般。
- 业务线程发现缓存数据失效后，通过消息队列发送一条消息通知后台线程更新缓存，后台线程收到消息后，在更新缓存前可以判断缓存是否存在，存在就不执行更新缓存操作；不存在就读取数据库数据，并将数据加载到缓存。这种方式想必第一种方式缓存的更新会更及时，用户体验也比较好。
Redis 宕机
（一）服务熔断或请求限流机制
服务熔断就是暂停业务应用对缓存服务的访问，直接返回错误，不用再继续访问数据库。等到 Redis 恢复，再允许业务应用访问缓存服务。
但如果就这样处理，会对业务有影响，为避免如此，可以开启请求限流机制，只处理少量的请求，直到 Redis 恢复正常并且预热完后，再解除请求限流的机制。
（二）构建 Redis 缓存高可用集群
如果访问的 Redis 宕机，可以立即选择其他有效的 Redis 服务器进行替代，保证服务不会中断。
缓存击穿
如果某个热点数据过期，此时大量请求来访问（比方说秒杀活动），却无法命中缓存，导致大量请求去到 MySQL 数据库，MySQL 数据库很容易崩溃，这就是缓存击穿。
解决方案可以参考之前的，你可以认为 缓存击穿是 缓存雪崩的一个子集。
互斥锁方案：保证同一时间只有一个业务线程更新缓存，未能获取互斥锁的请求，要么等待锁释放后重新读取缓存，要么就返回空值或者默认值。
不给热点数据设置过期时间：由后台异步更新缓存，或者在热点数据准备要过期前，提前通知后台线程更新缓存以及重新设置过期时间。
缓存穿透
当用户访问的数据，既不在缓存中，也不在数据库中（前面的讨论至少保证数据库是有有效数据，但这里不再是），导致请求在访问缓存时，发现缓存缺失，再去访问数据库时，发现数据库中也有没有要访问的数据，没办法构建缓存数据，来服务后续的请求。那么当有大量这样的请求到来时，数据库的压力骤增，这就是缓存穿透问题。
缓存穿透的发生一般有两种情况：
- 业务误操作，缓存中的数据和数据库中的数据都被误删，导致缓存和数据库中都没有数据。
- 黑客恶意攻击，故意大量访问本不存在数据的业务。
解决方案：
- 非法请求的限制： API 入口处判断请求参数是否合理，是否还有非法数据等，如果存在就直接拒绝接下来的访问。
- 缓存空值或默认值：出现缓存穿透现象，可以针对查询的数据设置一个空值或者默认值，这样后续请求就可以从缓存中读取到控制或者默认值并返回给应用，而不会继续查询数据库。
- 布隆过滤器：快速判断数据是否存在，避免通过查询数据库来判断数据是否存在。
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