ThinkPHP 6 中如何实现一个高性能的分布式缓存方案，并解决缓存穿透、击穿和雪崩问题？ -

题目

ThinkPHP 6 中如何实现一个高性能的分布式缓存方案，并解决缓存穿透、击穿和雪崩问题？

信息

类型：问答
难度：⭐⭐⭐

考点

分布式缓存设计,缓存问题解决方案（穿透、击穿、雪崩）,ThinkPHP缓存机制深入,高并发场景优化

快速回答

在ThinkPHP 6中实现高性能分布式缓存方案需要：

使用Redis集群或代理模式（如Twemproxy）实现分布式缓存
缓存穿透：布隆过滤器+空值缓存策略
缓存击穿：互斥锁（Redis SETNX）+热点数据永不过期
缓存雪崩：随机过期时间+多级缓存+熔断机制
通过自定义驱动扩展ThinkPHP缓存组件

## 解析

一、核心问题分析

缓存穿透：恶意查询不存在的数据，绕过缓存直击数据库。
缓存击穿：热点key过期瞬间，大量请求穿透到数据库。
缓存雪崩：大量缓存同时失效，数据库压力激增。

二、分布式缓存架构设计

Redis集群配置（config/cache.php）：

return [
    'default' => 'redis',
    'stores' => [
        'redis' => [
            'type' => 'redis',
            'host' => [
                'redis1:6379', 
                'redis2:6379',
                'redis3:6379'
            ],
            'password' => 'your_password',
            'select' => 0,
            'timeout' => 2, // 超时控制
            'persistent' => true // 长连接
        ]
    ]
];

自定义驱动扩展（解决原生驱动不足）：

// 扩展src/cache/driver/RedisCluster.php
class RedisCluster extends \think\cache\driver\Redis
{
    protected function getCacheKey(string $key): string
    {
        // 使用一致性哈希分片
        $slot = crc32($key) % count($this->options['host']);
        $this->handler->selectNode($slot);
        return parent::getCacheKey($key);
    }
}

三、三大缓存问题解决方案

1. 缓存穿透解决方案

布隆过滤器+空值缓存：

public function getProduct(int $id)
{
    $key = "product_{$id}";

    // 布隆过滤器检查
    if (!$this->bloomFilter->exists('products', $id)) {
        return null; // 直接拦截
    }

    $data = Cache::get($key);

    if ($data === null) {
        $data = Db::name('product')->find($id);

        if (empty($data)) {
            // 空值缓存（短时间）
            Cache::set($key, 'NIL', 60); // 60秒防穿透
            return null;
        }

        Cache::set($key, $data, 3600);
    } elseif ($data === 'NIL') {
        return null; // 空值标识
    }

    return $data;
}

2. 缓存击穿解决方案

Redis互斥锁（SETNX）：

public function getHotProduct(int $id)
{
    $key = "hot_product_{$id}";
    $lockKey = $key."_lock";
    $data = Cache::get($key);

    if ($data === null) {
        // 尝试获取分布式锁
        if (Cache::store('redis')->set($lockKey, 1, ['nx', 'ex' => 10])) {
            $data = Db::name('product')->find($id);
            Cache::set($key, $data, 3600);
            Cache::delete($lockKey); // 释放锁
        } else {
            // 未抢到锁时短暂等待
            usleep(200000); // 200ms
            return $this->getHotProduct($id); // 重试
        }
    }

    return $data;
}

3. 缓存雪崩解决方案

随机过期时间+多级缓存：

// 设置缓存时添加随机因子
$expire = 3600 + mt_rand(-600, 600); // 1小时±10分钟
Cache::set('catalog_data', $data, $expire);

// 多级缓存（本地+分布式）
public function getCatalog()
{
    $localData = $this->localCache->get('catalog');
    if ($localData) return $localData;

    $redisData = Cache::get('catalog');
    if ($redisData) {
        $this->localCache->set('catalog', $redisData, 60); // 本地缓存1分钟
        return $redisData;
    }

    // 数据库查询...
}

四、最佳实践与注意事项

熔断机制：集成Swoole熔断器，当DB请求失败率>50%时自动熔断
监控指标：通过Prometheus监控缓存命中率、DB查询QPS
热点数据：
- 使用think-annotation标记热点方法
- 后台定时异步刷新永不过期热点数据
常见错误：
- 互斥锁未设置超时导致死锁（必须加EX参数）
- 布隆过滤器未初始化造成误拦截
- 本地缓存与分布式缓存不一致

五、扩展知识

一致性哈希：减少节点变动时的缓存迁移量
缓存预热：在服务启动时加载热点数据
ThinkPHP事件监听：通过CacheMiss事件统一处理穿透逻辑
Redis新特性：Redis 6.0的Client-side caching替代多级缓存