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如何避免 apcu_entry 缓存穿透问题

gitbox 2025-05-28

在 PHP 的缓存策略中,apcu_entry() 函数被广泛用于简化缓存的读写操作。它通过提供一个回调函数,在缓存不存在时自动生成并存储数据,使得代码更加简洁。但若使用不当,可能会引发“缓存穿透”问题,给系统带来额外负担。

本文将探讨如何在使用 apcu_entry() 的过程中有效避免缓存穿透的问题。

什么是缓存穿透?

缓存穿透指的是缓存系统查询未命中,并且后端数据库也查不到数据的情况。攻击者或爬虫可以不断请求不存在的数据,绕过缓存层直接访问数据库,造成数据库压力骤增。

apcu_entry() 的上下文中,如果对每一个未命中的 key 都执行一次数据库查询,就相当于给了缓存穿透一条绿色通道。

apcu_entry() 的基本用法

$value = apcu_entry("user_123", function() {
    // 从数据库中获取数据
    return fetch_user_from_db(123);
});

此代码逻辑简洁,若 key 不存在则自动调用回调函数并将返回结果存入缓存。然而,如果 fetch_user_from_db() 返回 null(比如用户不存在),那么 null 也会被缓存吗?默认是的。问题在于:

  • 如果不缓存 null,每次请求都会触发数据库;

  • 如果缓存了 null,也要注意缓存时间以及如何区别“查无此数据”和“数据过期”。

如何防止缓存穿透?

1. 显式缓存“空值”

当数据库查不到数据时,返回一个特殊标志值并设置较短的过期时间。例如:

$value = apcu_entry("user_123", function() {
    $user = fetch_user_from_db(123);
    return $user !== null ? $user : '__NULL__';
});

使用时判断:

if ($value === '__NULL__') {
    // 数据不存在,安全地忽略或返回 404
} else {
    // 正常使用数据
}

这样做可以有效避免重复访问数据库的问题。

2. 控制空值的缓存时间

为了避免缓存大量“无效”数据,可以设置空值的缓存时间较短,例如使用 apcu_store() 替代 apcu_entry()

$key = "user_123";
if (!apcu_exists($key)) {
    $user = fetch_user_from_db(123);
    $value = $user !== null ? $user : '__NULL__';
    apcu_store($key, $value, $user !== null ? 600 : 60);
} else {
    $value = apcu_fetch($key);
}

这种方式更灵活,适用于需要细粒度控制的场景。

3. 加强 key 的过滤

缓存穿透往往是由非法或随机 key 导致的。可以对 key 做校验,如用户 ID 是否为整数、是否在合法范围内:

function is_valid_user_id($id) {
    return is_numeric($id) && $id > 0 && $id < 1000000;
}

if (!is_valid_user_id($id)) {
    exit('Invalid user ID');
}

只有合法 ID 才允许继续访问数据库或缓存系统。

总结

使用 apcu_entry() 时,如果没有对空值处理策略,极易引发缓存穿透问题。我们可以通过缓存空值、控制过期时间以及 key 校验等手段来有效规避此风险。合理使用缓存策略不仅能提升性能,还能增强系统的抗压能力。

记住,缓存设计的目标不是“存下所有数据”,而是“让大多数请求停在缓存层”。

为了进一步实践这些建议,可以部署在你自己的环境中,例如:

$url = "https://gitbox.net/api/user/123";

利用真实场景测试缓存命中与穿透逻辑,有助于加深理解并优化实现。