微软的云服务业务需要处理海量的用户请求和数据，为了保证系统的高可用性和性能，设计一个分布式缓存系统架构。请详细描述架构的各个组件、数据的读写流程、以及如何应对缓存穿透、缓存雪崩和缓存击穿等问题。

答题要点

可使用分层和问题应对相结合的答题框架。关键要点：架构组件方面，客户端负责发起请求，缓存代理接收请求并进行路由，缓存节点存储实际数据，监控系统实时监测缓存系统的状态。数据读写流程上，读请求先到缓存代理，代理根据策略选择缓存节点，若命中则返回数据，未命中则从后端数据源获取并更新缓存；写请求直接更新缓存和后端数据源。应对缓存穿透，可使用布隆过滤器过滤无效请求；应对缓存雪崩，可设置不同的缓存过期时间，避免大量缓存同时失效；应对缓存击穿，可使用互斥锁或预加载热门数据。示例思路：先介绍架构组件，再描述读写流程，最后针对每个问题提出具体的解决方案。如：客户端请求到缓存代理，代理根据一致性哈希算法选择缓存节点。若缓存穿透，使用布隆过滤器判断请求的键是否存在。若缓存雪崩，设置随机的过期时间。若缓存击穿，使用 Redis 的分布式锁保证只有一个线程更新缓存。