随着网络技术的高速发展,高性能数据缓存系统的研究成为电子商务平台与电信服务提供商的研究热点,同时它也是其它业务高速增长的企业所必须面对的问题和挑战。它对其服务的低延时、高效性和高并发性的要求使其对系统的整体设计、性能指标等各方面都带来了巨大的挑战。随着网络技术的发展以及内存等各种硬件设施的价格越来越低廉,高性能的数据缓存系统得到越来越多的关注。本文首先对缓存技术做了介绍,包括缓存技术的原理、分类及其常用的替换算法。然后针对一些高性能缓存系统做了详细的介绍,包括系统的网络拓扑结构、通信协议及一些常用的分布式缓存系统。接着在对memcached分析基础上,设计了一个基于memcached的高性能缓存系统。在设计过程中考虑了网络拓扑结构,缓存替换与热点问题等方面。本文设计的基于memcached的缓存系统分为三层,即网络层,系统核心层与存储层。网络层负责外部客户端的连接与连接的管理,主要功能是解析命令与处理高并发连接。系统核心层负责整个系统的核心功能,主要功能是数据存储的负载均衡,与热点数据多副本生命周期管理。并且为了有效防止局部的高峰访问,本文提出了一种有效的多副本管理策略。通过该策略不仅可以有效防止高峰访问时,单台服务器成为整个系统的瓶颈,而且可以充分发挥其它空闲服务器的性能。存储层是具体的memcached节点,负责具体数据的存储。本文针对高性能缓存系统应用场景,进行了功能与结构上的合理设计与实现,其测试结果也进一步表明了,本文设计的系统有很好的实用性。