作者 | 金鵬，單位：中國移動智慧家庭運營中心

?Labs 導(dǎo)讀

緩存是指可以進行高速數(shù)據(jù)交換的存儲器，它先于內(nèi)存與CPU交換數(shù)據(jù)，因此速率很快。那么緩存的運行邏輯是什么，以及緩存有哪些方案，將是本文的介紹重點。

緩存（Cache）是將目標(biāo)數(shù)據(jù)存儲到一個具備高度可訪問性的高速運行層的技術(shù)。它旨在快速讀取使用率較高的、不經(jīng)常更新的數(shù)據(jù)，避免在存取之前的請求重復(fù)訪問源數(shù)據(jù)層，產(chǎn)生額外的I/O資源消耗，繼而提升業(yè)務(wù)的并發(fā)度。為了提升數(shù)據(jù)訪問的運行速率，緩存數(shù)據(jù)也要權(quán)衡資源容量、數(shù)據(jù)刷新頻率設(shè)置過期時間或設(shè)置合理的緩存淘汰策略。主流的緩存方案有CDN緩存、瀏覽器緩存、本地緩存、外部緩存等。

Part 01  CDN緩存 

CDN指的是內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，將資源緩存在CDN節(jié)點上，依靠部署在各地的邊緣服務(wù)器，通過中心平臺的負載均衡、內(nèi)容分發(fā)、調(diào)度等功能模塊，使用戶就近去CDN緩存節(jié)點上獲取內(nèi)容，降低網(wǎng)絡(luò)延遲，提高訪問速度。運用到此項緩存技術(shù)的業(yè)務(wù)場景有：前端項目中的HTML、CSS、JS等靜態(tài)文件、物聯(lián)網(wǎng)中下載固件包、異地多活架構(gòu)中的資源請求等等。將這些文件部署或緩存在CDN節(jié)點上，提升資源訪問速度的同時又保證資源訪問的穩(wěn)定性。

Part 02  瀏覽器緩存 

瀏覽器緩存是指瀏覽器與后端服務(wù)器通過HTTP協(xié)議下的請求-響應(yīng)模式來通信時，第一次向服務(wù)器發(fā)送請求并拿到結(jié)果后，會根據(jù)響應(yīng)報文中的緩存規(guī)則來實現(xiàn)緩存。比如HTTP/1.1協(xié)議下會根據(jù)Cache-Control實現(xiàn)強制緩存規(guī)則；會在強制緩存失效下根據(jù)請求中的緩存標(biāo)識決定緩存規(guī)則。瀏覽器會話持也是一種緩存實現(xiàn)，目前主流的技術(shù)方案有Cookie機制、Session機制、Token機制等。

Part 03  本地緩存 

本地緩存是指將響應(yīng)數(shù)據(jù)緩存在服務(wù)器的應(yīng)用進程內(nèi)存空間里，減少查詢持久化層的I/O消耗。優(yōu)點是數(shù)據(jù)不需要跨網(wǎng)絡(luò)傳輸，讀取性能更好，支持的QPS更高；缺點是會占用應(yīng)用進程的內(nèi)存空間，故不能進行大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)存儲，而且當(dāng)所在的應(yīng)用進程重啟時，本地緩存的數(shù)據(jù)會丟失。在Andlink云平臺項目中落地的本地緩存解決方案Caffeine，它的依賴包如下：

<dependency>
    <groupId>com.github.ben-manes.caffeine</groupId>
    <artifactId>caffeine</artifactId>
    <version>${caffeine.version}</version>
</dependency>

Part 04 外部緩存或分布式緩存

與本地緩存相對應(yīng)的就是外部緩存或分布式緩存，它獨立于應(yīng)用進程部署，并可以設(shè)計成集群模式來保證數(shù)據(jù)讀寫分離、高性能、高可用。Andlink云平臺項目中落地的分布式緩存是基于Spring Boot Cache框架整合Redis集群的方案，該方案可以很好的解決數(shù)據(jù)丟失、業(yè)務(wù)并發(fā)能力、故障恢復(fù)和動態(tài)存儲擴容等常見業(yè)務(wù)痛點。結(jié)合業(yè)務(wù)的需求Redis提供了比較全的應(yīng)對方案，比如單機模式、主從模式、集群模式或哨兵模式，其中哨兵模式可以實現(xiàn)健康檢測和自動恢復(fù)，是保障高并發(fā)業(yè)務(wù)穩(wěn)定運作的首選模式。方案的依賴包如下：

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <version>${redis.version}</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-cache</artifactId>
    <version>${cache.version}</version>
</dependency>

當(dāng)然，主流的緩存技術(shù)方案有很多，但總的方向是為了減少底層性能開銷、提高業(yè)務(wù)的高并發(fā)能力。目前Andlink云平臺支撐著億級的用戶量和千萬級的設(shè)備請求等，緩存技術(shù)在其中扮演著舉足輕重的角色。?