面试题：缓存设计之高级难度：缓存穿透与配置中心安全性

Question

假设基于缓存的配置中心遭遇缓存穿透问题，可能会对系统造成什么影响？请提出至少两种有效的解决方案，并分析其适用场景。

Answer 1

缓存穿透的影响

1. 增加后端压力：大量不存在的数据请求绕过缓存直接访问后端数据源，可能导致后端服务负载过高，甚至崩溃。
2. 影响系统性能：由于每次请求都需查询后端，响应时间变长，降低系统整体性能。
3. 可能引发连锁反应：后端过载可能影响依赖它的其他服务，引发级联故障。

解决方案及适用场景

1. 布隆过滤器
   • 原理：使用布隆过滤器来存储所有可能存在的键。当请求到来时，先通过布隆过滤器判断该键是否可能存在，若不存在则直接返回，避免访问后端。
   • 适用场景：适用于数据量较大且数据相对固定的场景。例如配置中心的数据变动频率较低，适合使用布隆过滤器，可有效拦截大部分不存在的请求，减少后端压力。
2. 缓存空值
   • 原理：当后端查询到数据不存在时，也将空值缓存起来，并设置一个较短的过期时间。下次相同请求到来时，直接从缓存获取空值，避免重复查询后端。
   • 适用场景：适用于数据存在一定的变动性，但变动频率不是极高的场景。比如配置中心偶尔会新增配置项，缓存空值能在一定时间内防止穿透，同时又不会因长期缓存空值而影响新数据的写入。