如何使用主流緩存更新策略來務(wù)器性能消耗？

緩存在互聯(lián)網(wǎng)項目開發(fā)中的應(yīng)用非常普遍，可以幫助頁面提高加載速度，減少服務(wù)器或數(shù)據(jù)源的負(fù)載。

為什么需要緩存？

一般來說，在項目中，最消耗性能的地方是后端服務(wù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的讀寫頻率往往分布不均勻。在大多數(shù)情況下，讀寫少，讀操作(select)也會有一些復(fù)雜的判斷條件，比如like、group、join等等，這些語法很消耗性能，所以會有很多慢查詢，所以數(shù)據(jù)庫在閱讀操作中很容易遇到瓶頸。

然后，通過在數(shù)據(jù)庫前提供緩存服務(wù)，可以有效地吸收不均勻的請求，抵抗流量峰值。

此外，如果應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)源不在同一服務(wù)器中，中間會有大量的網(wǎng)絡(luò)消耗，這也會對應(yīng)用程序的響應(yīng)速度產(chǎn)生很大的影響。如果當(dāng)前應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)實時性的要求不那么強，則在應(yīng)用程序側(cè)添加緩存可以快速提高效率。

使用緩存會遇到哪些問題？

雖然緩存可以提高整體性能，但也可能帶來其他問題。

例如，使用緩存后，相當(dāng)于存儲兩個數(shù)據(jù)，一個在數(shù)據(jù)庫中，另一個存儲在緩存中。當(dāng)需要寫入新數(shù)據(jù)或更新舊數(shù)據(jù)時，如果我們只更新其中一個數(shù)據(jù)源，雙方的數(shù)據(jù)就不一致。因此，存在緩存數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)如何有效快速地同步以確保數(shù)據(jù)的最終一致性的問題。

此外，緩存服務(wù)還引入了系統(tǒng)架構(gòu)的復(fù)雜性，因為緩存本身帶來的以下問題需要額外關(guān)注：

1.緩存過期時間問題

設(shè)計緩存的過期時間非常熟練，必須與業(yè)務(wù)的實際情況相結(jié)合。因為如果設(shè)計過期時間過短，緩存效果不好，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫到緩存；如果緩存設(shè)計過期時間過長，會導(dǎo)致內(nèi)存浪費。

2.緩存命中率問題

這也是設(shè)計緩存中需要存儲的數(shù)據(jù)的一個重要點。如果設(shè)計不好，可能會導(dǎo)致緩存命中率過低，失去緩存效果。一般來說，對于熱點數(shù)據(jù)，最好確保命中率超過70%。

3.緩存穿透/雪崩問題

穿透/雪崩問題是，如果緩存服務(wù)停機或完全丟失，所有流量可能會在一瞬間直接擊中后端數(shù)據(jù)庫，可能導(dǎo)致連鎖反應(yīng)。瞬時請求高峰很可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫無法攜帶。

三、緩存更新策略有哪些？

一般有以下幾種典型的緩存模式：

CacheAside;

Read/WriteThrough;

WriteBehind。

每種模式都有不同的特點，適用于不同的項目場景，下面依次看：

1、CacheAside模式

這是大家經(jīng)常用到的一種策略模式。這種模式主要流程如下：

在查詢數(shù)據(jù)時，從緩存開始Cache在中讀數(shù)據(jù)時，如果沒有緩存，則從數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)。獲得數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)放入緩存中Cache中;

如果應(yīng)用程序需要更新數(shù)據(jù)，則需要更新數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。更新完成后，通過指令緩存Cache數(shù)據(jù)失效。

寫完數(shù)據(jù)庫后，為什么不讓更新操作繼續(xù)緩存？Cache數(shù)據(jù)也被修改了？

主要是因為這樣做，有兩個寫作事件，擔(dān)心并發(fā)會導(dǎo)致臟數(shù)據(jù)。

同時有兩個請求(請求A和請求AB)并發(fā)執(zhí)行。請求A是讀取數(shù)據(jù)，請求B是更新數(shù)據(jù)。在初始狀態(tài)緩存中沒有數(shù)據(jù)。當(dāng)請求A讀取數(shù)據(jù)并準(zhǔn)備重寫時，此時此刻，請求B只是想更新數(shù)據(jù)。更新數(shù)據(jù)庫后，請求A將舊數(shù)據(jù)寫入緩存，屬于臟數(shù)據(jù)。

那么CacheAside模型沒有臟數(shù)據(jù)問題嗎？不，在極端情況下也可能產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)，例如：

同時有兩個請求(請求A和請求AB)并發(fā)執(zhí)行。要求A讀數(shù)據(jù)，要求B寫數(shù)據(jù)。如果在初始狀態(tài)緩存中沒有此數(shù)據(jù)，請求A發(fā)現(xiàn)緩存中沒有數(shù)據(jù)，并將在數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)，讀取數(shù)據(jù)并準(zhǔn)備寫回緩存中。此時，請求B編寫數(shù)據(jù)，請求B在編寫數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)后設(shè)置緩存故障。此時，要求A在數(shù)據(jù)庫中讀取以前的舊數(shù)據(jù)，并開始將數(shù)據(jù)寫入緩存中，此時寫入舊數(shù)據(jù)。最終，緩存中的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)不一致，導(dǎo)致臟數(shù)據(jù)。

但這種概率遠(yuǎn)小于上述概率。所以總的來說。CacheAside模型仍然是一種簡單實用的方式。

2、Read/WriteThrough模式

這種模式實際上是以緩存服務(wù)為主要存儲，。應(yīng)用程序的所有讀寫請求都直接處理緩存服務(wù)。無論最終數(shù)據(jù)庫如何，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)都由緩存服務(wù)維護(hù)和更新。然而，當(dāng)數(shù)據(jù)在緩存中發(fā)生變化時，數(shù)據(jù)庫同步更新。在應(yīng)用程序眼中，只有緩存服務(wù)。

流程相當(dāng)簡單:

直接訪問緩存服務(wù)需要閱讀數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)；

緩存服務(wù)同步將數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫。

該模種模式下，臟數(shù)據(jù)的概率相對較低，但它強烈依賴緩存，這對緩存服務(wù)的穩(wěn)定性有很大的要求。此外，在添加新的緩存節(jié)點時，會出現(xiàn)初始狀態(tài)空數(shù)據(jù)問題。

3、WriteBehind模式

這種模式是Read/WriteThrough模式的變體。區(qū)別在于Read/WriteThrough寫數(shù)據(jù)庫時，模式的緩存是同步的，WriteBehind緩存操作數(shù)據(jù)庫的模式是異步的。

流程如下：

應(yīng)用要讀數(shù)據(jù)和更新數(shù)據(jù)都直接訪問緩存服務(wù);

將緩存服務(wù)異步數(shù)據(jù)更新到數(shù)據(jù)庫(通過異步任務(wù))。

這種模式的特點是速度快，效率高，但數(shù)據(jù)一致性差，數(shù)據(jù)丟失，邏輯復(fù)雜。

以上是三種主流的緩存更新策略，以及Refrsh-Ahead由于使用不太常見，不詳細(xì)介紹模式等。

緩存是提高互聯(lián)網(wǎng)項目效率的一個非常常見的解決方案。它有很多用途和關(guān)鍵。你可以一起交流。

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