分布式缓存详解

1. 什么是缓存？

• 缓存就是数据交换的缓冲区（称作：Cache），当某一硬件要读取数据时，会首先从缓存汇总查询数据，有则直接执行，不存在时从内存中获取。由于缓存的数据比内存快的多，所以缓存的作用就是帮助硬件更快的运行。
• 缓存往往使用的是RAM（断电既掉的非永久存储），所以在用完后还是会把文件送到硬盘等存储器中永久存储。电脑中最大缓存就是内存条，硬盘上也有16M或者32M的缓存。
• 高速缓存是用来协调CPU与主存之间存取速度的差异而设置的。一般CPU工作速度高，但内存的工作速度相对较低，为了解决这个问题，通常使用高速缓存，高速缓存的存取速度介于CPU与主存之间。系统将一些CPU在最近几个时间段经常访问的内容存在高速缓存，这样就在一定程度上缓解了由于主存速度低造成的CPU“停工待料”的情况。
• 缓存就是把一些外存上的数据保存在内存上而已，为什么保存在内存上，我们运行的所有程序里面的变量都是存放在内存中的，所以如果想将值放入内存上，可以通过变量的方式存储。在JAVA中一些缓存一般都是通过Map集合来实现的。

2. 缓存雪崩

缓存雪崩可以简单的理解为：由于原有缓存失效而新缓存未到，期间所有原本应该访问缓存的请求都对数据库进行查询处理，数据库CPU 和内存面临巨大压力。严重的情况会造成数据库宕机，从而形成一系列连锁反应，最终造成整个系统崩溃。

一般有三种处理缓存雪崩的办法：

• 一般并发量不是特别多的时候，使用最多的解决方案是加锁排队。
• 给每一个缓存数据增加相应的缓存标记，记录缓存的是否失效，如果缓存标记失效，则更新数据缓存。
• 为key 设置不同的缓存失效时间。

3. 缓存穿透

• 缓存穿透是指用户查询的数据不在数据库中，自然也不在缓存里。这样就导致用户查询的时候，在缓存中找不到，每次都要去数据库再查询一遍，然后返回空（相当于进行了两次无用的查询）。请求就绕过缓存直接查数据库，这也是经常提的缓存命中率问题。
• 有很多种方法可以有效地解决缓存穿透问题，最常见的则是采用布隆过滤器，将所有可能存在的数据哈希放到一个足够大的bitmap 中。这样如果一个数据如果不存在，就会被bitmap 拦截掉，从而避免了对底层存储系统的查询压力。
• 另外，有一个更为简单粗暴的方法。如果一个查询返回的数据为空（不管是数据不存在，还是系统故障），仍然把这个空结果进行缓存，但它的过期时间会很短，最长不超过五分钟。通过直接设置默认值存放到缓存，这样第二次到缓冲中获取就有值了，而不会继续访问数据库。

4. 缓存预热

缓存预热就是系统上线后，将相关的缓存数据直接加载到缓存系统。这样就可以避免在用户请求的时候，先查询数据库，再查询数据缓存的问题，用户就可以直接查询事先被预热的缓存数据。

5. 缓存更新

缓存更新除了缓存服务器自带的缓存失效策略之外（Redis 默认的有6 中策略可供选择），我们还可以根据具体的业务需求进行自定义的缓存淘汰，常见的淘汰策略有两种：

• 定时去清理过期的缓存。
• 当有用户请求过来时，再判断这个请求所用到的缓存是否过期，过期的话就去底层系统得到新数据并更新缓存。

6. 缓存降级

• 当访问量剧增、服务出现问题（如响应时间慢或不响应）或非核心服务影响到核心流程的性能时，仍然需要保证服务还是可用的，即使是有损服务。系统可以根据一些关键数据进行自动降级，也可以配置开关实现人工降级。
• 降级的最终目的是保证核心服务可用，即使是有损的，并且有些服务是无法降级的（如加入购物车、结算）。