Redis缓存策略与穿透防护实战：布隆过滤器加互斥重建

老涂 2026-11-10 09:25 16 ℃ 0 条

内容摘要Redis 与数据库是两套独立存储，读写顺序或过期策略处理不当就会导致数据不一致甚至击穿数据库。本文从旁路缓存讲起，系统给出缓存穿透、缓存击穿与缓存雪崩三类风险的防护与落地写法，并附上布隆过滤器与互斥重建的可运行示例代码。

Redis 把热点数据放进内存，能显著降低数据库压力，但它与数据库是两套独立存储，读写顺序或过期策略不当，就会出现数据不一致甚至击穿数据库。本文讲透穿透、击穿、雪崩三类风险的防护方案。

一、缓存读写策略与失效顺序

1. 旁路缓存是主流做法

旁路缓存（Cache Aside）由业务代码同时操作缓存与数据库：读时先查 Redis，未命中再查库并回写；写时先更新数据库，再删除缓存。选择删除而非更新，是并发下两个事务的更新顺序可能与写库顺序相反，反而写出更旧的值。

2. 先更新库还是先删缓存

若先删缓存再更库，两步之间若有读请求进来，会把旧值重新加载回缓存，造成长期不一致；先更库再删缓存，只在删缓存前出现短暂旧值，窗口更小。因此默认“先更库、后删缓存”。

二、穿透、击穿与雪崩的防护

1. 缓存穿透与布隆过滤器

穿透指查询的键在缓存和数据库都不存在，请求每次都落到库上。防护一是在入口用布隆过滤器拦截，它用位数组加多个哈希函数判断元素“可能存在”或“一定不存在”，判定不存在的键直接返回；二是给不存在的键写入短 TTL 的空值占位。

// 布隆过滤器判定不存在的键直接返回，不查库
if (!$redis->getBit('user:bf:' . ($uid % 8), $uid)) {
    return null;
}
$key  = 'user:' . $uid;
$data = $redis->get($key);
if ($data === false) {
    $data = $db->query('SELECT ... FROM users WHERE id = ?', [$uid]);
    $redis->setex($key, $data ? 600 : 60, json_encode($data));  // 空结果写短 TTL
}

2. 缓存击穿与互斥重建

击穿指某个热点键过期的瞬间，大量并发请求同时未命中，一起涌向数据库重建缓存。常用解法是加互斥锁，只放一个请求查库重建，其余等待后重试读缓存。

$key  = 'hot:goods:' . $gid;
$data = $redis->get($key);
if ($data === false) {
    // SET NX EX 抢锁，只让一个请求重建缓存
    if ($redis->set('lock:' . $key, 1, ['nx', 'ex' => 5])) {
        try {
            $data = $db->query('SELECT ... FROM goods WHERE id = ?', [$gid]);
            $redis->setex($key, 300 + rand(0, 120), json_encode($data));
        } finally {
            $redis->del('lock:' . $key);
        }
    } else {
        usleep(50000);   // 等待后重试读缓存
        $data = $redis->get($key);
    }
}