云上分布式缓存选型与设计：Redis、Memcached还是自建？
去年一个客户半夜被拉起来，数据库CPU跑满，数据库连接数打爆。查了半天不是慢查询，是缓存穿透。某个热点key被恶意攻击，每秒请求几万次，缓存里没有，全怼到数据库。数据库直接崩了。
他们用了Redis，配置简单，命中率也不错。但没有防穿透设计，攻击一来，缓存成了摆设。
这是很多团队对缓存的误解：以为装上缓存就能扛高并发，但不懂策略，装了也白装。
今天聊聊分布式缓存。不是那种“缓存很重要”的废话，而是帮你理清楚：Redis和Memcached怎么选？怎么部署？缓存穿透、击穿、雪崩怎么防？缓存和数据库数据不一致怎么办？
01 Redis vs Memcached：不是谁强，是谁合适
Redis和Memcached都是内存KV存储，但设计哲学不同。
Redis
数据结构丰富：String、Hash、List、Set、Sorted Set、Bitmap、HyperLogLog等
支持持久化：RDB快照 + AOF日志，重启不丢数据
单线程模型（6.0后引入多线程IO，但核心执行仍是单线程），避免并发复杂性
支持主从、哨兵、集群，高可用方案成熟
Memcached
简单的KV存储，值只能是字符串
不支持持久化，重启数据全丢
多线程模型，纯KV场景性能极高
集群靠客户端一致性哈希实现，服务端无状态
选型建议：
需要复杂数据结构（排行榜、去重、消息队列）→ Redis
需要持久化或高可用（数据不能丢）→ Redis
纯KV、超大并发、可以丢数据（如会话缓存）→ Memcached
云托管实例 → 两者都有托管版，运维成本低
02 部署形态：单机到集群怎么选
单机：开发测试用，生产不建议。挂了全丢。
主从：读多写少场景。主挂了，从可顶，但需要人工或哨兵干预。
哨兵：主从自动切换，高可用。适合对数据一致性要求不太苛刻的场景。
集群：数据分片，水平扩展。适合数据量大、写入高的场景。客户端需支持集群协议。
云托管：云厂商提供Redis/Memcached托管服务，自动高可用、备份、扩缩容。运维成本最低。
选型建议：生产环境至少主从+哨兵，数据量大直接上集群。预算允许就托管。
03 三大缓存坑：穿透、击穿、雪崩
穿透：查询不存在的数据，缓存没有，数据库也没有。每次请求穿透缓存到数据库，可能被恶意攻击。
解法：
缓存空值（TTL短）
布隆过滤器：在缓存前加一层过滤器，过滤掉不存在的key
击穿：一个热点key过期，大量请求同时打到数据库。
解法：
热点key永不过期（逻辑更新）
互斥锁：第一个请求查数据库后写缓存，其他请求等待
雪崩：大量key同时过期或Redis宕机，请求全到数据库，数据库被压垮。
解法：
TTL加随机偏移量，避免同时过期
集群+主从+哨兵，防止单点故障
限流、熔断、降级
那家客户没设防穿透，攻击者查不存在的用户ID，每次都打数据库。加了布隆过滤器后，不存在的key被拦截，数据库恢复。
04 缓存一致性：数据库和缓存怎么同步
缓存和数据库双写，必然面临一致性问题。
方案一：先更新数据库，再删除缓存（Cache Aside） 最常用。
读：先读缓存，没有就读数据库，写缓存
写：更新数据库，删除缓存
问题：删除缓存失败怎么办？
解法：消息队列重试 + 最终一致性
方案二：先删缓存，再更新数据库
问题：删除缓存后、更新数据库前，有读请求进来，缓存没有，读到旧数据写回缓存。
解法：延迟双删（先删缓存、更新数据库、sleep几毫秒再删一次）。复杂，不推荐。
方案三：订阅数据库变更日志（CDC）
Canal、Debezium监听binlog，异步更新缓存。解耦，延迟低，推荐对一致性要求高的场景。
05 监控什么
缓存出问题往往是突发的，监控要在事前。
命中率：低于80%需要排查。可能缓存容量不够、过期策略不对、大量未命中穿透。
内存使用率：接近上限触发逐出，可能导致命中率下降。
逐出键数：逐出多说明容量不够，或过期策略设太短。
慢查询：Redis单线程，慢查询会阻塞所有请求。KEYS、HGETALL等O(N)命令要避免。
连接数：接近上限说明应用配置问题或连接泄漏。
06 一个真实案例
某电商大促前压测，Redis命中率只有60%。查日志发现大量请求查询“商品详情”，但key的TTL设了1小时，商品数据更新频繁，缓存经常失效。
我们做了几件事：
热点商品TTL从1小时改到24小时，数据变更时主动删除缓存
对不存在的商品ID请求，用布隆过滤器拦截
增加Redis集群节点，内存从16GB扩到64GB
优化查询，把重复的KEYS命令改成SCAN
优化后，命中率从60%升到92%，数据库CPU下降40%，大促平稳度过。
运维负责人说：“以前以为缓存就是装上就能用，现在知道，装对只是开始，用对才是关键。”
写在最后
分布式缓存选型，技术参数容易查，难的是用对策略。
那位客户的运维负责人后来总结：“Redis还是Memcached，问自己两个问题：需要复杂数据结构吗？需要持久化吗？其余的，防穿透、防击穿、防雪崩，一个都不能少。”
命中率不到80%，先排查再扩容。热点key永不过期+逻辑更新。布隆过滤器挡掉恶意穿透。双写一致性用CDC或消息队列。
你的缓存，现在是在帮数据库扛压，还是让它白忙？
