在分布式系统设计中，为了提高系统的响应速度，为了减轻数据库服务器的访问压力，我们经常会对数据进行缓存处理。本文由浅入深，逐步讲解缓存的设计，以及设计中遇到的问题。
初级缓存方案
初级缓存方案如下图所示，之所以如此命名，是因为大多数的系统中都是这样使用缓存的，是一个基础的缓存方案。大致流程如下：
1、业务系统从缓存中查询数据
2、如果查询到数据，则直接使用该数据
3、如果没有查询到数据，则需要业务系统从数据库中查询数据
4、如果查询到数据，则将数据放入缓存中，同时使用该数据
5、如果没有查询到数据，则直接返回空
初级缓存方案存在的问题
在访问量比较小的系统中，初级缓存方案是可以满足缓存要求的，但是在大型的分布式系统中，该方案存在问题的，如下：
缓存穿透问题
假设数据库中有 N 个用户U = {U1, U2,…Un}，缓存穿透问题描述如下：
1、业务系统第一次从缓存中查询 U1 用户数据，此时缓存没有该数据，接着从数据库查询，查询到该数据，并将数据写入缓存中，业务系统就可以使用该数据。
2、再次查询 U1 用户数据时，直接从缓存中获取。
3、以此类推， {U2,…Un} 的数据查询逻辑类似于 U1。
4、当业务系统要查询 Un+1 的用户数据时，此时缓存中没有该用户数据，于是从查询数据库，数据库中也没有该用户数据，直接返回空。
5、问题来了，如果业务系统反复查询 Un+1 的用户数据，此时大量的请求会穿透缓存，直接进行数据库查询，给数据库带来大量的访问压力，严重时可能会导致数据库系统