什么是緩存？

緩存就像是一個超快速的存儲區(qū)域，保存了計算機或手機經(jīng)常使用的內(nèi)容的副本，這樣可以在不訪問較慢的主存儲器的情況下快速獲取。

一個現(xiàn)實中的例子可以是，每當我們購買雜貨時，通常會傾向于大量購買，這樣可以讓雜貨多存放一段時間，避免頻繁去市場購買，這其實就是將雜貨緩存在我們附近，而不是每次都從市場購買。

在系統(tǒng)設(shè)計中，如果緩存得當，它可以顯著提升系統(tǒng)的性能。

緩存策略取決于數(shù)據(jù)訪問模式，即數(shù)據(jù)是如何讀取或?qū)懭氲?。例如?/p>

• 系統(tǒng)是讀取密集型還是寫入密集型？
• 系統(tǒng)是否需要高一致性？

等等……

因此，選擇正確的寫入緩存策略非常關(guān)鍵，下面是一些不同的緩存策略：

1. 緩存旁路（懶加載）

在這種設(shè)置中，應(yīng)用程序緩存被分離出來，應(yīng)用程序顯式地與緩存和數(shù)據(jù)庫一起工作。這是一種技術(shù)，應(yīng)用程序代碼負責管理緩存。當需要時，應(yīng)用程序會將數(shù)據(jù)顯式加載到緩存中，而緩存不會主動參與數(shù)據(jù)獲取。

緩存旁路

該圖示了其工作原理。

使用場景：

適用于讀取密集型系統(tǒng)，Redis 或 Memcached 非常受歡迎，我曾經(jīng)在緩存旁路設(shè)置中使用過 Redis 以及 Mongo-db，效果非常顯著。

這種讀取技術(shù)可以與諸如寫入旁路緩存之類的數(shù)據(jù)寫入技術(shù)相結(jié)合，我接下來會解釋。

優(yōu)點：

• 靈活性：允許選擇性緩存特定數(shù)據(jù)。
• 控制：應(yīng)用程序控制數(shù)據(jù)何時加載到緩存中。

缺點：

• 提供過期數(shù)據(jù)：可能會提供過期數(shù)據(jù)，但如果我們實現(xiàn)了緩存的TTL（生存時間），則可以避免這種情況。

2. 寫入旁路

跳過緩存，直接將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，并在讀取用戶請求的數(shù)據(jù)時更新緩存。

使用場景：

寫入旁路可以與讀取通過結(jié)合，對于數(shù)據(jù)寫入一次，讀取頻率較低或幾乎不讀取的情況下提供良好的性能，例如實時日志或聊天室消息。同樣，這種模式也可以與緩存旁路結(jié)合使用。

3. 讀取穿透緩存

讀取穿透緩存是一種策略，當發(fā)生緩存未命中時，緩存會自動從底層數(shù)據(jù)源檢索數(shù)據(jù)并填充自身。這種技術(shù)與應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問層無縫集成，確保緩存與數(shù)據(jù)源保持同步。

讀取穿透緩存

使用場景、優(yōu)點和缺點：

讀取穿透緩存適用于讀取密集的工作負載，當同一數(shù)據(jù)被多次請求時。例如，一個新博客。缺點是，當首次請求數(shù)據(jù)時，總是會導致緩存未命中，并造成額外的數(shù)據(jù)加載開銷。

4. 寫入穿透緩存

寫入穿透緩存是一種策略，其中寫操作同時應(yīng)用于緩存和底層數(shù)據(jù)源。這確保了緩存和數(shù)據(jù)源保持同步，但與寫入后緩存相比可能會引入額外的延遲。它同步應(yīng)用更新。

使用場景、優(yōu)點和缺點：

當與讀取穿透緩存結(jié)合時，寫入穿透緩存可以保證每次讀取和寫入的數(shù)據(jù)一致性。但它會增加寫操作的額外開銷，因為每次寫入都需要兩次寫入操作（緩存和數(shù)據(jù)庫）。它以異步方式應(yīng)用更新。

5. 寫入后緩存

寫入后緩存，也稱為寫回緩存，涉及在寫操作發(fā)生時延遲對數(shù)據(jù)源的更新。系統(tǒng)不會立即更新底層存儲，而是首先更新緩存，然后異步將更改傳播到數(shù)據(jù)源。

使用場景、優(yōu)點和缺點：

寫回緩存提高了寫入性能，非常適用于寫入密集型任務(wù)。當與讀取穿透結(jié)合時，適用于混合工作負載，確保最近的數(shù)據(jù)可用。

總結(jié)：

本文探討了緩存技術(shù)，強調(diào)了根據(jù)數(shù)據(jù)訪問模式選擇正確策略的重要性。了解這些緩存策略對于在不同場景中優(yōu)化系統(tǒng)性能至關(guān)重要。