一、缓存的使用场景
缓存的使用场景：
- 读密集型的应用；
- 存在热数据的应用；
- 对响应时效要求较高；
- 对一致性要求不严格；
- 需要实现分布式锁的时候；
不适合使用缓存的场景：
- 读少
- 更新频繁
- 对一致性要求严格
二、redis与memcache
1、数据类型：都是键值对存储，但redis支持五种数据类型（String、List、Hash、Set、Sorted_Set）；memcache仅支持String
2、线程模型：redis是单线程（fork子线程，不严格的单线程）；不推荐在redis中存储较大内存，memcache是多线程的。
3、持久机制：redis提供两种持久机制（RDB+AOF）；memcache仅用于缓存不支持持久化。
4、客户端：redis的客户端jedis是阻塞I/O，但提供连接池；memcache有很多客户端阻塞I/O，非阻塞I/O都有
5、高可用：redis提供多种集群方案（哨兵Sentinel、cluster）；memcache不支持高可用模型。
6、队列支持：redis可实现队列和订阅模式；memcache不支持队列。
7、事务：redis是单线程的，所以单个指令是原子性（线程安全）的，一定程度上保证支持事务（ACID），但不是严格的事务安全（多个指令不保证原子性A）;memcache与redis一样，单个指令是线程安全的，但说个指令不是原子性的，另外还不符合事务D:持久性
8、数据淘汰策略：redis采用近似LRU算法（随机算法+LRU算法）淘汰数据；memcache采用LRU算法淘汰数据。
9、内存分配：
三、分布式缓存的设计与实践
1、设计点
① 容量规划：缓存内容大小、缓存内容数量、淘汰策略、缓存的数据结构、每秒的读峰值、每秒的写峰值
② 性能优化：线程模型、预热方案、缓存分片、冷热数据的比例
③ 高可用：复制模型、失效转移、持久策略、缓存重建
④缓存监控：缓存服务监控，缓存容量监控、缓存请求监控、缓存响应时间监控
⑤注意事项：是否有可能发生缓存穿透、是否有大对象、是否使用缓存实现分布式锁、是否使用缓存支持脚本（Lua）、是否避免了Race Condition
2、优秀实践
① 缓存系统主要消耗的是服务器的内存，所以需要准确评估缓存的大小、数据结构、容量、失效时间等等，按评估申请分配资源，避免资源浪费或者缓存空间不够。
② 建议将缓存业务进行分离，核心业务与非核心业务使用不同的缓存实例，从物理上隔离。（同一台服务器上可建立多个实例，避免不同应用造成的缓存key碰撞）
③ 根据缓存实例提供的内存大小推算应用需要使用的缓存实例数量。（RDB理论上会导致内存翻倍，所以也需要考虑进去）
④ 缓存访问的超时时间。缓存一般是用来加速数据库的读操作的，一般先访问缓存，后访问数据库，所以访问缓存的超时时间设置很重要，可能会拖垮客户端的线程池。
⑤ 所有的缓存实例都需要添加监控。
⑥ 不推荐共享缓存，推荐②中业务分离，但成本控制原因使用共享缓存时，需要加上应用的前缀，业务的前缀，进行隔离设计。
⑦ 缓存必须设置过期时间，但不能集中在某一点，防止出现缓存雪崩。
⑧ 低频率的访问数据不要放在缓存中。
⑨ 缓存数据不易过大，尤其是redis单线程
⑩ 对于存储较多value的key，尽量不要使用hgetAll操作，造成强求的阻塞。还有keys模糊匹配，尽量使用scan分片匹配
⑪ 缓存一般用于加速查询的场景，大量更新操作，请使用批量定时任务操作。
⑫ 写缓存时保证数据完整性
⑬ 缓存使用顺序：读操作，先缓存后数据库；写操作，先数据库后缓存
⑭ 使用本地缓存时（ehcache），严格控制缓存大小，过多的本地缓存极大浪费JVM性能，甚至导致内存溢出。
3、常见线上问题
① 某应用程序的数据库负载瞬时升高
可能原因：缓存雪崩，解决：使用随机过期时间，具体形式：固定过期时间+很短的随机过期时间
② 导致迁移前后两个系统的核心操作重复
解决：迁移应该从前往后，先关闭请求端。
③ 加入缓存后，数据库负载并没有明显下降
可能原因：缓存穿透，解决：① 数据校验：如上面id不能小于0；② 空缓存，在缓存中设置redis.set(id,null)并设置过期时间 ③ 布隆过滤器：redis布隆过滤器需要安装插件
④ 监控报警：redis中单个key的value占空内存空间过大
可能原因：redis的过期时间以key为单位，value中数据没有过期时间，不要随意扩容。解决：①业务控制value中数据过期时间，如使用hash数据结构时,业务清理value中数据，②将value拆分，采用其他数据结构
⑤ 缓存宕机导致业务逻辑中断，数据不一致。
可能原因：redis主从切换，导致瞬间内应用连接redis异常，应用没有对redis做缓存降级处理。解决：① 核心业务一定要有降级处理，当缓存出现异常时，暂时回源与数据库进行业务处理。
⑥ 应用系统负载升高，响应变慢，发现应用进行频繁GC，甚至出现OOM
可能原因：使用本地缓存，缓存大小过大，解决：① 使用本地缓存时一定要严格控制缓存大小，缓存的过期时间。
⑦ 应用突然报警线程数过高，之后很快出现内存溢出。
可能原因：由于缓存连接数达到最大，应用无法连接缓存，严重降低应用程序性能。解决：① 一定要使用缓存监控；并且控制远程缓存连接的超时时间。
⑧ 使用缓存存储业务数据时，上线后错误，不能短时间找到问题所在。
可能原因：缓存未知错误，解决：① 回退重新开发，②一定要有降级方案，缓存未知错误时，由数据库来处理业务请求，当然还要配置缓存监控。
⑨ 缓存相关业务上线后，时不时有一些未知的错误出现
可能原因：key冲突，解决：① 缓存时一定要有隔离设计。