最近学习了李运华老师在极客时间的《从0开始学架构》文章，为了理解深刻便于复习思考整理了思维导图笔记，大家可以参考学习。
对于前面几篇文章中的思维导图原图，有需要的同学可以关注后发私信，我会把原图发给你们。
后续其他章节的思维导图也会陆续更新。欢迎大家关注、收藏！
前言
虽然我们可以通过各种手段来提升存储系统的性能，但在某些复杂的业务场景下，单纯依靠存储系统的性能提升不够的，典型的场景有：
- 需要经过复杂运算后得出的数据，存储系统无能为力
- 读多写少的数据，存储系统有心无力
缓存数据库
缓存就是为了弥补存储系统在这些复杂业务场景下的不足，其基本原理是将可能重复使用的数据放到内存中，一次生成、多次使用，避免每次使用都去访问存储系统。
缓存能够带来性能的大幅提升，以 Memcache 为例，单台 Memcache 服务器简单的 key-value 查询能够达到 TPS 50000 以上，其基本的架构是：
图片来自网络
缓存虽然能够大大减轻存储系统的压力，但同时也给架构引入了更多复杂性。架构设计时如果没有针对缓存的复杂性进行处理，某些场景下甚至会导致整个系统崩溃。
缓存穿透
缓存穿透是指缓存没有发挥作用，业务系统虽然去缓存查询数据，但缓存中没有数据，业务系统需要再次去存储系统查询数据。
缓存雪崩
缓存雪崩是指当缓存失效（过期）后引起系统性能急剧下降的情况。当缓存过期被清除后，业务系统需要重新生成缓存，因此需要再次访问存储系统，再次进行运算，这个处理步骤耗时几十毫秒甚至上百毫秒。而对于一个高并发的业务系统来说，几百毫秒内可能会接到几百上千个请求。由于旧的缓存已经被清除，新的缓存还未生成，并且处理这些请求的线程都不知道另外有一个线程正在生成缓存，因此所有的请求都会去重新生成缓存，都会去访问存储系统，从而对存储系统造成巨大的性能压力。这些压力又会拖慢整个系统，严重的会造成数据库宕机，从而形成一系列连锁反应，造成整个系统崩溃。
缓存热点
虽然缓存系统本身的性能比较高，但对于一些特别热点的数据，如果大部分甚至所有的业务请求都命中同一份缓存数据，则这份数据所在的缓存服务器的压力也很大。例如，某明星微博发布宣告恋爱了，短时间内上千万的用户都会来围观。
实现方式
由于缓存的各种访问策略和存储的访问策略是相关的，因此上面的各种缓存设计方案通常情况下都是集成在存储访问方案中，可以采用“程序代码实现”的中间层方式，也可以采用独立的中间件来实现。
思考
Q：数据库自身不是有缓存吗？为什么要再使用缓存程序呢？
A：以mysql为例
1. mysql第一种缓存叫sql语句结果缓存，但条件比较苛刻，程序员不可控
2. mysql第二种缓存是innodb buffer pool，缓存的是磁盘上的分页数据，不是sql的查询结果，sql的执行过程省不了。而mc，redis这些实际上都是缓存sql的结果，两种缓存方式，性能差很远。
因此，可控性，性能是数据库缓存和独立缓存的主要区别。