高级〜系统架构设计师〜第2章计算机与网络基础知识(11)

为了减轻数据库服务器的压力，该企业采用了分布式缓存系统，将应用系统经常使用的数据放置在内存，降低对数据库服务器的查询请求，提高了系统性能。在使用缓存系统的过程中，企业碰到了一系列技术问题。
该系统使用过程中，由于同样的数据分别存在于数据库和缓存系统中，必然会造成数据同步或数据不一致性的问题。该企业团队为解决这个问题，提出了如下解决思路：应用程序读数据时，首先读缓存，当该数据不在缓存时,再读取数据库；应用程序写数据吋，先写缓存，成功后再写数据库；或者先写数据库，再写缓存。
王工认为该解决思路并未解决数据同步或数据不一致性的问题，请用 100 字以内的文字解释其原因。
王工给出了一种可以解决该问题的数据读写步骤如下：读数据操作的基本步骤：
1. 根据 key 读缓存；
2. 读取成功则直接返回；
3. 若 key 不在缓存中时，根据 key (a) ； 4.读取成功后， (b) ；
5.成功返回。
写数据操作的基本步骤：
1. 根据 key 值写 (c) ；
2. 成功后 (d) ；
3. 成功返回。 .
请填写完善上述步骤中(a)~( d)处的空白内容。
缓存系统一般以 key/ value 形式存储数据，在系统运维中发现,部分针对缓存的杳询，未在缓存系统中找到对应的 key,从而引发了大量对数据库服务器的查询请求，最严重时甚至导致了数据库服务器的宕机。 经过运维人员的深入分析，发现存在两种情况： ( ) 用户请求的 key 值在系统中不存在时，会查询数据库系统，加大了数据库服务器的压力； ( ) 系统运行期间，发生了黒客攻击，以大量系统不存在的随机 key 发起了査询请求，从而导致了数据库服务器的宕机。 经过研究，研发团队决定，当在数据库中也未查找到该 key 时，在缓存系统中为 key 设置空值，防止对数据库服务器发起重复查询。请用 100 字以内文字说明该设置空值方案存在的问题，并给出解决思路。
缓存系统中的 key—般会存在有效期，超过有效期则 key 失效；有时也会根据 LRU 算法将某些 key 移出内存。当应用软件查询 key 时，如 key 失效或不在内存，会重新读取数据库，并更新缓存中的 key 。
运维团队发现在某些情况下，若大量的 key 设置了相同的失效时间，导致缓存在同一时刻众多 key 同时失效，或者瞬间产生对缓存系统不存在 key 的大量访问，或者缓存系统重启等原因，都会造成数据库服务器请求瞬时爆量，引起大量缓存更新操作，导致整个系统性能急剧下降，进而造成整个系统崩溃。