面试题：分布式系统里分布式缓存访问控制策略的设计与优化

Question

假设你负责设计一个高并发的分布式系统中分布式缓存的访问控制策略，该系统有多种不同权限等级的用户，且对性能要求极高。你将如何设计这个访问控制策略以平衡安全性和性能？请阐述具体的设计思路和关键技术点。

Answer 1

设计思路

1. 用户权限分级：明确不同等级用户的访问权限，如管理员可进行所有缓存操作（读、写、删除等），高级用户具有部分写和全部读权限，普通用户仅有读权限等。
2. 基于角色的权限管理：将权限与角色绑定，用户属于某个或多个角色。这样便于集中管理权限，当用户角色改变时，其权限也随之更新。
3. 缓存分层：设计多层缓存结构，如本地缓存（进程内缓存）、分布式缓存（如Redis）。对于频繁访问且对实时性要求不高的数据，优先从本地缓存读取，减少对分布式缓存的压力。
4. 权限预加载：系统启动时，将用户权限信息加载到内存中，避免每次访问缓存时都查询数据库获取权限信息。
5. 异步权限验证：对于非关键操作的权限验证，可以采用异步方式，在后台线程完成验证，不阻塞主线程对缓存的访问，提升性能。

关键技术点

1. 分布式身份验证服务：如使用OAuth、OpenID Connect等标准协议来实现用户身份验证和权限管理，确保跨不同服务和节点的统一认证。
2. 缓存一致性协议：采用如Redis的发布/订阅机制来保证缓存数据的一致性，当数据发生变化时，及时通知相关节点更新缓存，同时要考虑如何在权限变化时，快速同步到各缓存节点。
3. 负载均衡：在分布式缓存集群前部署负载均衡器（如Nginx、HAProxy），将用户请求均匀分配到各个缓存节点，避免单点压力过大，提升系统整体性能。
4. 数据加密：对敏感数据在缓存存储和传输过程中进行加密，如采用AES等加密算法，保证数据安全性，同时要权衡加密和解密对性能的影响。
5. 熔断与降级：当权限验证服务出现故障或性能瓶颈时，启动熔断机制，暂时使用默认权限或允许部分低风险操作，保证系统基本可用，同时进行降级处理，如限制部分高级功能的使用。