什么是缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩

缓存穿透（Cache Penetration）是指在使用缓存时，对于一些不存在于缓存中的数据进行频繁访问，导致这些请求直接绕过缓存，查询数据库，并返回空结果。由于缓存无法命中，每次请求都需要经过数据库查询，这会增加数据库的负载压力，并可能导致缓慢的响应时间。

缓存击穿（Cache Breakdown）是指在使用缓存时，某个被大量请求访问的缓存数据过期或被删除，而此时又恰好有大量的请求同时访问这个缓存数据。由于缓存失效，这些请求会直接查询数据库，导致数据库压力骤增，可能引起性能问题、雪崩效应等。

缓存雪崩（Cache Avalanche）是指在使用缓存时，缓存中的大量数据同时过期或失效，而此时又恰好有大量的请求访问这些缓存数据。由于缓存失效，所有的请求都会直接访问数据库，导致数据库瞬时超载，造成系统响应变慢甚至瘫痪。这种现象就像雪崩一样，整个系统不可用。

这三种情况的共同点是缓存失效或无法命中，导致直接查询底层数据源（如数据库），增加了系统的负载压力，影响了性能和可用性。为了避免这些问题，可以采取以下措施：

1. 缓存穿透：使用布隆过滤器等技术在缓存层进行过滤，过滤掉一些明显不存在的请求，避免其直接查询底层数据源。

2. 缓存击穿：使用互斥锁或分布式锁来保护缓存，并设置合理的缓存过期时间，避免缓存数据同时失效，当缓存失效时，只允许一个请求去查询数据库，其他请求等待结果并从缓存获取。

3. 缓存雪崩：设置缓存数据的过期时间时，可以引入随机因素，使得缓存不会同时失效，可以使用热点数据预加载、数据异步更新等策略，提前加载缓存数据，降低缓存同时失效的概率。同时，可以配置多级缓存、故障转移机制（如Redis Sentinel或Redis Cluster）等来提高缓存的可靠性和可用性。

通过上述措施，可以有效减少缓存穿透、缓存击穿和缓存雪崩对系统的影响，提高系统的性能和可用性。