在分佈式系統設計中，爲了提高系統的響應速度，爲了減輕數據庫服務器的訪問壓力，我們經常會對數據進行緩存處理。本文由淺入深，逐步講解緩存的設計，以及設計中遇到的問題。
初級緩存方案
初級緩存方案如下圖所示，之所以如此命名，是因爲大多數的系統中都是這樣使用緩存的，是一個基礎的緩存方案。大致流程如下：
1、業務系統從緩存中查詢數據
2、如果查詢到數據，則直接使用該數據
3、如果沒有查詢到數據，則需要業務系統從數據庫中查詢數據
4、如果查詢到數據，則將數據放入緩存中，同時使用該數據
5、如果沒有查詢到數據，則直接返回空
初級緩存方案存在的問題
在訪問量比較小的系統中，初級緩存方案是可以滿足緩存要求的，但是在大型的分佈式系統中，該方案存在問題的，如下：
緩存穿透問題
假設數據庫中有 N 個用戶U = {U1, U2,…Un}，緩存穿透問題描述如下：
1、業務系統第一次從緩存中查詢 U1 用戶數據，此時緩存沒有該數據，接着從數據庫查詢，查詢到該數據，並將數據寫入緩存中，業務系統就可以使用該數據。
2、再次查詢 U1 用戶數據時，直接從緩存中獲取。
3、以此類推， {U2,…Un} 的數據查詢邏輯類似於 U1。
4、當業務系統要查詢 Un+1 的用戶數據時，此時緩存中沒有該用戶數據，於是從查詢數據庫，數據庫中也沒有該用戶數據，直接返回空。
5、問題來了，如果業務系統反覆查詢 Un+1 的用戶數據，此時大量的請求會穿透緩存，直接進行數據庫查詢，給數據庫帶來大量的訪問壓力，嚴重時可能會導致數據庫系統