面试题：缓存设计之缓存穿透问题及解决方案

Question

在大数据处理的缓存设计场景中，缓存穿透是一个常见问题。请阐述什么是缓存穿透，它会对系统造成哪些影响，以及你所知道的常见解决方案有哪些？

Answer 1

缓存穿透定义

缓存穿透指的是客户端请求的数据在缓存中不存在，并且在数据库中也不存在，导致请求每次都绕过缓存直接访问数据库。

缓存穿透对系统的影响

1. 性能下降：大量无效请求直接打到数据库，增加数据库负载，可能导致数据库响应变慢，影响整个系统的性能。
2. 可用性降低：数据库承受过高压力时，可能会出现宕机等情况，导致系统不可用。

常见解决方案

1. 布隆过滤器：在缓存之前加一层布隆过滤器，先对请求的数据进行过滤。布隆过滤器判断数据不存在时，就直接返回，不再查询数据库。当判断数据存在时，再去查询缓存和数据库。布隆过滤器存在一定的误判率，但误判率可以通过调整参数控制在较低水平。
2. 缓存空值：当查询数据库发现数据不存在时，将空值也缓存起来，并设置一个较短的过期时间。下次相同请求时，先从缓存中获取到空值，直接返回，避免再次查询数据库。但要注意过期时间的设置，避免长时间占用缓存空间。