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php怎么实现缓存穿透防护_php布隆过滤器或空值缓存【防护】

裘德小鎮的故事

裘德小鎮的故事

发布时间:2026-02-23 21:32:02

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来源于php中文网

原创

缓存穿透是指查询根本不存在的key导致请求直达数据库,isset($cache[$key])无法防御因其不缓存“不存在”结果;需将空值以短ttl存入缓存,并用redis exists()精准判断存在性,结合布隆过滤器分层拦截。

php怎么实现缓存穿透防护_php布隆过滤器或空值缓存【防护】

缓存穿透是什么,为什么 isset($cache[$key]) 挡不住

缓存穿透本质是查一个**根本不存在的 key**,比如恶意请求 user_id=9999999999 这种非法 ID,缓存没命中,DB 也没数据,每次请求都打到数据库。你用 isset($cache[$key])array_key_exists() 判断缓存存在与否,但空值本身没被缓存,下一次照样穿透。

关键点在于:不是“缓存没设好”,而是“没把「不存在」这个事实也当有效结果存下来”。

  • 空值缓存必须带较短过期时间(比如 2–5 分钟),否则真实数据上线后长期不可见
  • 布隆过滤器不能直接用 PHP 原生数组模拟——它需要位运算和多个哈希函数,手写易出错且不省空间
  • 如果用 Redis::setex($key, 300, 'NULL') 存字符串 'NULL',记得业务层要显式判断该字符串,不能只靠 === null

用 Redis 实现空值缓存的实操要点

核心动作就三步:查缓存 → 查 DB → 把「空」也塞进缓存。难点在怎么区分「缓存未命中」和「查到了空结果」。

  • 不要用 get($key) === false 判断是否存在:Redis 返回 false 可能是网络失败、超时或真没值,得用 exists($key) 单独探活
  • 空值推荐存成 JSON 字符串 '{"hit":false,"ts":1717023456}',比纯字符串更易扩展字段(比如加 trace_id)
  • 过期时间别硬写数字,建议用配置项:$ttl = $config['null_cache_ttl'] ?? 300,方便灰度调整
  • 注意 PHP Redis 扩展版本差异:Redis::setex()phpredis 5.3+ 支持毫秒级 TTL,但老版本只认秒,误传毫秒会导致缓存存几百年
if (($cached = $redis->get($key)) !== false) {
    return json_decode($cached, true) ?: ['data' => null];
}
$data = $db->fetch("SELECT * FROM users WHERE id = ?", [$id]);
if (!$data) {
    $redis->setex($key, 300, '{"hit":false}');
    return ['data' => null];
}
$redis->setex($key, 3600, json_encode(['hit'=>true, 'data'=>$data]));
return ['data' => $data];

PHP 里要不要自己实现布隆过滤器

答案很明确:**不建议**。布隆过滤器的价值在于内存极省 + 查询 O(1),但 PHP 是进程模型,每个请求都要加载/初始化 filter,反而容易吃爆内存或引入竞态。

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  • 如果你用的是 Redis 7.0+,直接上 BF.RESERVE + BF.ADD,配合 BF.EXISTS,PHP 层只做命令透传即可
  • 想用纯 PHP?Composer 有 colinmollenhour/php-redis-bloom,但它依赖 phpredisrawCommand,线上环境常因扩展版本不匹配挂掉
  • 布隆过滤器的 false positive 率要提前算好:100 万 key、误判率 1%,需要约 1.2MB 内存;PHP-FPM worker 里常驻这个 filter,内存碎片会加剧

组合策略:空值缓存 + 布隆过滤器怎么配才不翻车

真正上线时,二者不是二选一,而是分层拦截:布隆过滤器挡掉 99% 的非法 key,空值缓存兜底处理漏网的「合法但无数据」key。

  • 布隆过滤器只存「已确认存在的 key」,比如用户注册成功后立刻 BF.ADD user_bf $id;千万不能把所有查询过的 key 都往里塞,否则误判率飙升
  • 空值缓存的 key 命名要和布隆过滤器区分开,比如布隆用 bf:user:exists,空值用 cache:user:9999999999,避免互相覆盖
  • 上线前必做压测:用脚本生成 10 万个随机 ID(其中 9 万非法),观察 Redis INFO memoryused_memory 是否线性增长——布隆 filter 膨胀快说明哈希函数或容量设错了

最麻烦的其实是冷启动:新服务刚上线,布隆过滤器为空,所有请求都会穿透。这时候空值缓存就是唯一防线,它的 TTL 和降级逻辑必须经过验证。

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