分布式緩存已經成為了網際網路架構的基石，其重要性不言而喻，而且大廠面試也是必考内容，本篇就重點來談談分布式緩存@mikechen
為什麼要使用分布式緩存
高并發環境下，例如典型的淘寶雙11秒殺，幾分鐘内上億的使用者湧入淘寶。
這個時候如果通路不加攔截，讓大量的讀寫請求湧向資料庫，由于磁盤的處理速度與記憶體顯然不在一個量級，伺服器馬上就要當機。
緩存可以将經常讀取的資料存儲在快速的記憶體中，進而避免了頻繁通路慢速的後端資料庫。
這樣可以大幅減少資料庫的負載，加快資料通路速度，提升應用程式的響應性能和吞吐量。
除了提升性能之外，分布式緩存還可以水準擴充。
即通過添加更多緩存節點，來應對不斷增長的資料通路需求。
是以，分布式緩存技術就誕生了。
分布式緩存應用場景
特别是在大規模和高并發的應用程式中，都是典型的分布式緩存應用場景
1.熱門資料
比如：網站首頁、熱門商品、熱門文章等，可以将其緩存在分布式緩存中，避免每次請求都要重新生成或通路資料庫，進而提高響應速度。
2.分布式session
對于需要維護使用者會話狀态的應用程式，可以将使用者會話資料緩存起來。
3. 分布式鎖
分布式緩存可以用來實作分布式鎖，Redis就經常涉及。
4.頁面緩存
比如HTML、CSS和圖檔等資訊。
分布式緩存比較：Memcache VS Redis
Memcache和Redis都是流行的分布式緩存解決方案，它們都可以用于加速應用程式的資料讀取，并降低資料庫的負載。
下面是兩者的核心差別點：
1.資料結構支援
Memcache：它是一個簡單的鍵值存儲系統，支援字元串類型的值。
Redis：它是一個進階的鍵值存儲系統，支援多種資料結構。如：字元串、清單、集合、有序集合、哈希等，這使得Redis在一些場景下更為靈活。
2.持久化
Memcache：不支援資料持久化，一旦重新開機或崩潰，資料将會丢失。
Redis：支援持久化選項，可以将資料存儲在硬碟上，保證資料的持久性。Redis提供了3種持久化方式：RDB快照和AOF日志，以及RDB快照和AOF的混合版。
3.記憶體管理
Memcache：使用Slab Allocation，預先配置設定一系列大小固定的組，然後根據資料大小選擇最合适的塊存儲，避免了記憶體碎片。
Redis：使用更複雜的記憶體管理機制，可以有效地優化記憶體使用，并支援更多的資料結構，但在一些情況下可能會消耗更多記憶體。
4.釋出/訂閱功能
Memcache：不支援釋出/訂閱模式。
Redis：支援釋出/訂閱功能，可以用于實作實時消息傳遞和事件通知。
5.複制和高可用性
Memcache：不支援資料複制，是以在節點發生故障時可能會導緻資料丢失。
Redis：支援主從複制，可以設定多個從節點來複制主節點的資料，提高了高可用性。當主節點故障時，可以自動切換到從節點以保證服務的可用性。
6.叢集方案
Redis叢集解決方式也優于Memcache，Memcache在用戶端一緻性hash的叢集解決方案，Redis采用無中心的伺服器端叢集解決方案。
分布式緩存選型總結
由于Redis更好的支援持久化、叢集部署，以及支援更加豐富的資料結構，綜上所述選擇Redis會更優。
分布式緩存的常見問題和挑戰
1.緩存雪崩
緩存雪崩我們可以簡單的了解為：由于原有緩存失效，新緩存未到期間(例如：我們設定緩存時采用了相同的過期時間，在同一時刻出現大面積的緩存過期)，所有原本應該通路緩存的請求都去查詢資料庫了，而對資料庫CPU和記憶體造成巨大壓力，嚴重的會造成資料庫當機。進而形成一系列連鎖反應，造成整個系統崩潰。
2.緩存穿透
緩存穿透是指使用者查詢資料，在資料庫沒有，自然在緩存中也不會有。這樣就導緻使用者查詢的時候，在緩存中找不到，每次都要去資料庫再查詢一遍，然後傳回空（相當于進行了兩次無用的查詢）。這樣請求就繞過緩存直接查資料庫，這也是經常提的緩存命中率問題。
3.緩存預熱
緩存預熱這個應該是一個比較常見的概念，相信很多小夥伴都應該可以很容易的了解，緩存預熱就是系統上線後，将相關的緩存資料直接加載到緩存系統。這樣就可以避免在使用者請求的時候，先查詢資料庫，然後再将資料緩存的問題！使用者直接查詢事先被預熱的緩存資料！
4.緩存更新
除了緩存伺服器自帶的緩存失效政策之外，我們還可以根據具體的業務需求進行自定義的緩存淘汰，常見的政策有兩種：
（1）定時去清理過期的緩存；
（2）當有使用者請求過來時，再判斷這個請求所用到的緩存是否過期，過期的話就去底層系統得到新資料并更新緩存。
兩者各有優劣，第一種的缺點是維護大量緩存的key是比較麻煩的，第二種的缺點就是每次使用者請求過來都要判斷緩存失效，邏輯相對比較複雜！具體用哪種方案，大家可以根據自己的應用場景來權衡。
5.緩存降級
當通路量劇增、服務出現問題（如響應時間慢或不響應）或非核心服務影響到核心流程的性能時，仍然需要保證服務還是可用的，即使是有損服務。系統可以根據一些關鍵資料進行自動降級，也可以配置開關實作人工降級。
降級的最終目的是保證核心服務可用，即使是有損的。而且有些服務是無法降級的（如加入購物車、結算）。
在進行降級之前要對系統進行梳理，看看系統是不是可以丢卒保帥；進而梳理出哪些必須誓死保護，哪些可降級；比如可以參考日志級别設定預案：
（1）一般：比如有些服務偶爾因為網絡抖動或者服務正在上線而逾時，可以自動降級；
（2）警告：有些服務在一段時間内成功率有波動（如在95~100%之間），可以自動降級或人工降級，并發送告警；
（3）錯誤：比如可用率低于90%，或者資料庫連接配接池被打爆了，或者通路量突然猛增到系統能承受的最大閥值，此時可以根據情況自動降級或者人工降級；
（4）嚴重錯誤：比如因為特殊原因資料錯誤了，此時需要緊急人工降級。
以上
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