缓存三兄弟：穿透、击穿、雪崩
2026/8/24大约 3 分钟
亿级规模系统系列 · 阶段 2 · 缓存体系 · 第 12/49 篇 · 🚧 占位待学
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学习大纲：《QPS 过万与亿级消息系统设计学习总纲》
状态：待学习。 本文为占位文档：知识点清单、实验与验收标准已就绪，正文待按「先学习、先实验、再撰写」补全。
对应总纲单元：阶段 2 · 单元 2.4
一、本文要解决的问题
缓存命中率 99%，系统还是被打挂了——因为那 1% 的 miss 可能在同一瞬间全砸到数据库。穿透、击穿、雪崩是缓存体系的三大致命伤，也是高并发面试的第一高频题；死记对策没用，要能画时序、能复现、能修复。
二、知识点清单
- 穿透：查「根本不存在的 key」（恶意 id 扫描 / 空字段），每次都打到 DB——对策：空值缓存、布隆过滤器、参数校验
- 布隆过滤器原理：位数组 + 多哈希、误判率与容量规划、为什么能查不能删
- 击穿：单个热 key 过期瞬间，海量并发同时回源 DB——对策：互斥重建（setnx）、逻辑过期（不删只更新）
- 雪崩：大面积 key 同时失效 / Redis 整体宕机——对策：过期时间加随机、多级缓存、Redis 高可用、限流兜底
- 三者的时序图对比与口诀：穿透是「查无此人」、击穿是「一人失守」、雪崩是「全军覆没」
三、动手实验（学习时必须真跑）
- JMeter 用随机不存在的 id 压接口，观察 DB QPS 与缓存命中率，复现穿透；加空值缓存后对比
- 选一个热 key，设置 1s 过期，用高并发在过期瞬间压测，观察 DB 瞬时 QPS 尖刺——复现击穿；加互斥锁（setnx + 二次检查）后再压
- 把一批 key 设同一过期时间，压测观察过期时刻的集体回源；加随机 TTL 后对比
四、验收标准（全部通过才进入下一篇）
五、写作提示（补正文时遵守）
- 开篇问题驱动；结构走「是什么 → 为什么 → 怎么做 → 背景知识」
- 所有代码、命令、输出必须先在本机跑通再写入，不得杜撰
- 版本口径以总纲环境清单为准（Spring Boot 3.x / MySQL 8.0 / Redis 8.x / RocketMQ 5.3.x / Kafka 4.3 / ShardingSphere 5.5.3）
- 涉及版本敏感结论时标注出处与时间
本篇完成后，把文首导航块的「🚧 占位待学」去掉，并在总纲处打卡。