緩存擊穿的解決方案主要包括互斥鎖、設置永不過期、使用空值或默認值、布隆過濾器等，其中互斥鎖是最常用的方法；1. 互斥鎖通過僅允許一個請求重建緩存來防止并發請求沖擊數據庫；2. 設置緩存永不過期并在后臺異步更新適用于對數據一致性要求不高的場景；3. 緩存空值可防止無效請求穿透到數據庫；4. 布隆過濾器可攔截不存在的key從而減輕數據庫壓力；選擇方案時需根據業務需求權衡性能、一致性及復雜度，并結合監控機制及時發現和處理問題。
php實現數據緩存擊穿，簡單來說，就是當一個熱點Key過期失效的瞬間，大量并發請求涌入，直接打到數據庫，導致數據庫壓力驟增甚至崩潰。核心在于避免大量請求同時查詢數據庫中不存在的數據。
解決方案
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互斥鎖（Mutex）： 這是最常用也最直接的方法。當緩存失效時，只有一個請求能獲得鎖，去數據庫查詢數據并重建緩存。其他請求則等待，直到緩存重建完成。
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function get_data_with_mutex(string $key): ?array { $cache = new redis(); // 假設使用redis $cache->connect('127.0.0.1', 6379); $data = $cache->get($key); if ($data) { return json_decode($data, true); } $lockKey = 'lock:' . $key; $lock = $cache->setnx($lockKey, 1); // 嘗試獲取鎖 if ($lock) { $cache->expire($lockKey, 5); // 設置鎖的過期時間，防止死鎖 try { $data = query_database($key); // 從數據庫查詢數據 if ($data) { $cache->setex($key, 3600, json_encode($data)); // 重建緩存，設置過期時間 $cache->del($lockKey); // 釋放鎖 return $data; } else { $cache->del($lockKey); // 釋放鎖 return NULL; // 數據庫中也不存在 } } catch (Exception $e) { $cache->del($lockKey); // 出現異常，也要釋放鎖 throw $e; } } else { // 沒有獲得鎖，等待一段時間后重試 usleep(50); // 微秒級等待 return get_data_with_mutex($key); // 遞歸重試，注意控制重試次數，防止無限循環 } } function query_database(string $key): ?array { // 模擬數據庫查詢 // 這里應該替換成實際的數據庫查詢代碼 // 例如使用PDO連接數據庫并執行查詢 // 返回查詢結果，如果不存在則返回null if ($key === 'non_existent_key') { return null; } return ['id' => 1, 'name' => 'Example Data', 'key' => $key]; }注意點：
- 鎖的過期時間要設置合理，太短可能導致頻繁重建緩存，太長可能影響性能。
- 重試機制要控制好，避免無限循環。
- 異常處理要完善，確保鎖能被釋放。
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設置永不過期： 緩存永不過期，在后臺異步更新緩存。
- 雖然簡單，但數據一致性難以保證。
- 需要有監控機制，確保后臺更新任務正常運行。
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使用空值或默認值： 如果數據庫中不存在對應的數據，緩存一個空值（例如null或”），并設置一個較短的過期時間。
- 可以防止大量請求穿透到數據庫，但需要處理空值的情況。
- 過期時間不宜過長，否則會影響數據更新。
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布隆過濾器： 在緩存之前，使用布隆過濾器過濾掉不存在的Key，減少對數據庫的無效查詢。
- 需要維護布隆過濾器，增加了一定的復雜度。
- 布隆過濾器存在誤判率，可能會誤判一些存在的Key。
如何選擇合適的緩存擊穿解決方案？
選擇哪種方案，取決于具體的業務場景和技術架構。
- 數據一致性要求高： 互斥鎖是首選。
- 數據一致性要求不高，且對性能要求高： 可以考慮設置永不過期或使用空值/默認值。
- 大量不存在的Key： 布隆過濾器可以有效減少數據庫壓力。
沒有銀彈，需要根據實際情況權衡利弊。
緩存穿透、緩存雪崩和緩存擊穿的區別是什么？
這三個概念經常被混淆，簡單區分一下：
- 緩存穿透： 查詢不存在的數據，緩存和數據庫都沒有，導致請求直接打到數據庫。解決方案：布隆過濾器、緩存空值。
- 緩存雪崩： 大量緩存同時失效，導致大量請求直接打到數據庫。解決方案：設置不同的過期時間、互斥鎖、服務降級。
- 緩存擊穿： 熱點Key過期，大量請求同時查詢數據庫。解決方案：互斥鎖、設置永不過期。
如何監控和排查緩存擊穿問題？
監控是關鍵。可以從以下幾個方面入手：
- 數據庫負載： 監控數據庫的CPU、內存、IO等指標，如果出現突增，可能是發生了緩存擊穿。
- 緩存命中率： 監控緩存的命中率，如果命中率突然下降，可能是緩存失效或被擊穿。
- 慢查詢日志： 分析數據庫的慢查詢日志，找出導致性能瓶頸的查詢。
- 應用日志： 在應用中記錄緩存查詢和數據庫查詢的耗時，分析性能瓶頸。
排查問題時，可以結合以上監控數據，分析請求的來源、Key的分布、緩存的配置等，找出導致緩存擊穿的原因。
除了Redis，還有哪些緩存方案可以避免緩存擊穿？
除了Redis，還有memcached、Tair等緩存方案。這些方案都可以通過互斥鎖、設置永不過期等方式來避免緩存擊穿。選擇哪種方案，取決于具體的業務需求和技術棧。例如，Tair在Redis的基礎上增加了更多的數據結構和功能，可以更好地支持某些特定的業務場景。
另外，使用CDN也可以在一定程度上緩解緩存擊穿的問題。CDN可以將熱點數據緩存到離用戶更近的節點，減少對源站的訪問壓力。
選擇合適的緩存方案，需要綜合考慮性能、可靠性、可擴展性、成本等因素。
