面试题答案
一键面试系统架构
- 数据采集层
- 代理方式：在各级缓存（浏览器、CDN、应用服务器本地缓存、分布式缓存）的访问接口处设置代理。对于浏览器缓存，可以通过在前端代码中加入特定的脚本，拦截缓存相关操作并上报数据；对于CDN，与CDN提供商合作获取缓存相关日志数据；应用服务器本地缓存和分布式缓存，通过在缓存客户端库中植入数据采集代码，捕获缓存的读、写、删除等操作。
- 定时轮询：针对一些无法通过代理实时获取数据的缓存，采用定时轮询的方式获取缓存状态信息，如缓存命中率、缓存容量使用情况等。
- 数据传输层
- 消息队列：将采集到的数据发送到消息队列（如Kafka）中。消息队列可以起到缓冲和削峰填谷的作用，确保在高并发采集数据时不会丢失数据，并且能使后续的数据处理层按照自身节奏进行处理。
- 数据分析层
- 数据聚合：从消息队列中消费数据，按照不同的缓存层级、缓存实例等维度进行数据聚合。例如，统计每个CDN节点的缓存命中率，或者某个分布式缓存集群的整体容量使用情况。
- 异常检测：
- 缓存不一致检测：通过对比不同层级缓存中相同数据的版本号、内容哈希值等标识来判断是否存在不一致。如果发现不一致，记录相关信息并进一步分析是哪个层级的缓存出现了更新不及时等问题。
- 缓存穿透检测：监控缓存未命中且数据库也未命中的请求，如果短时间内这类请求数量超过一定阈值，则判定可能发生缓存穿透。分析请求的来源、请求的URL等信息，找出可能的恶意请求或者业务逻辑漏洞。
- 缓存雪崩检测：监测缓存的过期时间分布，如果在某个时间段内大量缓存同时过期，且缓存命中率急剧下降，系统负载明显上升，则判定可能发生缓存雪崩。分析过期时间设置策略是否合理，以及缓存预热机制是否有效。
- 告警管理层
- 告警配置：提供一个配置界面，允许管理员根据业务需求设置不同的告警规则。例如，设置缓存命中率低于80%触发告警，或者缓存不一致次数超过10次/分钟触发告警等。
- 告警发送：当检测到异常情况符合告警规则时，通过多种渠道发送告警信息，如邮件、短信、即时通讯工具（如钉钉、微信）等。告警信息中应包含详细的异常描述，如哪个缓存层级出现问题、具体的问题类型、受影响的数据等。
数据采集与分析方法
- 数据采集
- 缓存操作日志：记录每次缓存的读、写、删除操作，包括操作的时间、缓存键、操作类型（读/写/删除）、操作结果（成功/失败）等信息。对于分布式缓存，还需记录操作所在的节点信息。
- 缓存状态指标：采集缓存的命中率、容量使用情况、缓存对象数量、平均响应时间等指标。这些指标可以反映缓存的整体运行状况，帮助判断是否出现性能问题。
- 数据分析
- 统计分析：运用统计学方法，对采集到的数据进行分析。例如，计算缓存命中率的平均值、标准差，通过这些统计量来评估缓存命中率的稳定性。对于缓存容量使用情况，分析其随时间的变化趋势，预测未来的容量需求。
- 关联分析：将不同层级缓存的数据进行关联分析。例如，分析浏览器缓存命中率与CDN缓存命中率之间的关系，查看是否存在某个层级缓存的异常影响到其他层级缓存的情况。通过关联分析，可以全面了解各级缓存之间的协同工作情况。
告警机制
- 阈值告警：根据业务经验和系统性能要求，为各种缓存指标设置合理的阈值。如缓存命中率低于某个设定值、缓存容量使用率超过一定比例等，当指标超出阈值时触发告警。
- 趋势告警：除了阈值告警，还关注指标的变化趋势。如果缓存命中率在一段时间内持续下降，即使尚未低于阈值，也可以触发告警，提示可能存在潜在问题。通过分析指标的斜率、变化速率等趋势信息，提前发现缓存性能的恶化。
- 分级告警：根据问题的严重程度对告警进行分级。例如，缓存穿透和缓存雪崩属于严重问题，设置为一级告警，立即通过多种渠道通知相关技术人员；缓存不一致问题如果影响范围较小，设置为二级告警，通知缓存维护人员进行处理；缓存命中率轻微下降等相对不严重的问题设置为三级告警，记录在系统中供运维人员定期查看。