面试题：Redis与MySQL结合应对高并发读时如何处理缓存穿透问题

Question

在Redis与MySQL缓存结合应对高并发读请求场景下，假设存在恶意请求访问数据库中不存在的数据，导致每次请求都穿透Redis缓存直达MySQL，如何有效处理这种缓存穿透问题？请列举至少两种常见解决方案并简要说明原理。

Answer 1

1. 布隆过滤器（Bloom Filter）：
   • 原理：布隆过滤器是一种概率型数据结构，它可以高效地判断一个元素是否在一个集合中。在处理缓存穿透问题时，将数据库中已有的数据主键（如用户ID、商品ID等）添加到布隆过滤器中。当有请求到达时，先通过布隆过滤器判断该请求的数据主键是否存在。如果布隆过滤器判断不存在，那么就直接返回，不再查询数据库，从而避免了对不存在数据的无效查询穿透到数据库。虽然布隆过滤器存在一定的误判率（即判断存在但实际不存在），但误判率可以通过合理设置布隆过滤器的参数来控制在较低水平。
2. 缓存空值：
   • 原理：当请求的数据在数据库中不存在时，仍然在Redis中缓存这个空值（如缓存一个特殊的标记表示数据不存在），并设置一个较短的过期时间。这样后续相同的请求过来时，直接从Redis中获取到这个空值，而不会穿透到MySQL。设置较短过期时间是为了防止在数据实际插入数据库后，因为缓存空值一直存在而导致新数据无法被正确读取。