Redis的布隆過濾器、單線程架構、雙寫一致性、比較穿透、擊穿及雪崩、緩存更新方案及分布式鎖。

1 布隆過濾器

是一種高效的概率型數據結構，用于判斷元素是否存在。主要用于防止緩存穿透，通過攔截不存在的數據查詢，避免擊穿數據庫。

原理：元素通過多個哈希函數映射到位數組的多個位置，添加元素時，將對應位設為1；查詢時，若所有位均為1，則元素可能存在，否則必然不存在。

2 單線程架構

Redis?使用單線程來處理所有客戶端的請求。實現原理：

1. 事件監聽與處理。客戶端發起的請求會被加入到事件隊列中。Redis根據事件順序來解析及執行命令。
2. 非阻塞I/O。通過多路復用技術，異步處理請求，避免阻塞。

優勢：

1. 天然避免并發問題。避免來線程開銷。
2. Redis基于內存處理，速度極快，單線程足以處理龐大請求量。

3 雙寫一致性

同時操作Redis緩存和后段數據庫（如MySql）時,確保兩者的數據一致。

并發場景下的一致性問題：

1. 多個線程同時修改數據，可能會導致緩存與數據庫不一致。
2. 緩存過期后，重建緩存時可能因為并發請求導致臟數據。

1 旁路緩存模式

寫入：1）先更新數據庫；2）再刪除緩存。

讀取：1）先讀緩存，命中則返回。2）為命中則讀數據庫，寫入緩存后返回。

缺陷：1）刪除緩存后到下次加載前存在短暫不一致窗口。2）高并發下可能觸發緩存擊穿。

2 延遲雙刪

寫入：1）先刪除緩存；2）更新數據庫。3）延遲一定時間（如500ms）后再刪除緩存。

第二次刪除清除的是在“更新數據庫”期間可能存在的舊緩存。

3 分布式鎖強一致性

寫入：1）獲取分布式鎖；2）更新數據庫；3）更新/刪除緩存；4）釋放鎖。

優點：強一致性，避免并發寫入沖突。

缺陷：鎖競爭可能降低性能。

4 緩存穿透、擊穿及雪崩問題

穿透	大量請求查詢緩存中不存在的數據，導致請求繞過緩存直接訪問數據庫。 解決方案：1）布隆過濾器。2）緩存空值，對查詢結果為空的Key，緩存短時間（如5分鐘）的空值。3）接口層校驗，對請求參數合法性進行校驗。
擊穿	某個熱點Key突然過期，大量并發請求同時涌入，Redis需要同時重建緩存。導致Redis瞬時壓力過大，可能引發雪崩效應。 解決方案：1）使用分布鎖，確保只有一個線程重建緩存，其他線程等待。2）熱點Key永不過期，通過異步任務定期更新。
雪崩	大量Key同時過期或Redis集群宕機，導致所有請求直接訪問數據庫。 解決方案：1）隨機過期時間，分散Key的過期時間。2）Redis集群高可用，避免單點故障。

表 緩存穿透、擊穿及雪崩問題