緩存的4種策略


  我們都知道,提高系統性能的最簡單也最流行的方法之一其實就是使用緩存。我們引入緩存,相當於對數據進行了復制。每當系統數據更新時,保持緩存和數據源(如 MySQL 數據庫)同步至關重要,當然,這也取決於系統本身的要求,看系統是否允許一定的數據延遲。
最常見的幾種緩存策略、它們的優缺點以及使用場景,分別是:

    • Cache-Aside
    • Read-Through
    • Write-Through
    • Write-Behind

Cache-Aside 策略

 Cache-Aside 可能是最常用的緩存策略。在這種策略下,應用程序(Application)會與緩存(Cache)和數據源(Data Source)進行通信,應用程序會在命中數據源之前先檢查緩存。如下圖所示:

 

 

我們來看一次請求數據的過程:

    • 首先,應用程序先確定數據是否保留在緩存中;
    • 如果數據在緩存中,也即 Cache hit ,稱作“緩存命中”。數據直接從緩存中讀取並返回給客戶端應用程序;
    • 如果數據不在緩存中,也即 Cache miss,稱作“緩存未命中”。應用程序會從數據存儲的地方,如 MySQL 數據源中讀取該數據,並將數據存儲在緩存中,然后將其返回給客戶端。

Cache-Aside 策略特別適合“讀多”的應用場景。使用 Cache Aside 策略的系統可以在一定程度上抵抗緩存故障。如果緩存服務發生故障,系統仍然可以通過直接訪問數據庫進行操作。
然而,這種策略並不能保證數據存儲和緩存之間的一致性,需要配合使用其它策略來更新或使緩存無效。另外,首次請求數據時,總是會導致緩存未命中,這種情況下需要額外的時間來將數據加載到緩存中。為了解決這個問題,開發人員可以通過手動觸發查詢操作來對數據進行“預熱”

Read-Through 策略

在上面的 Cache-Aside 策略中,應用程序需要與緩存和數據源“打交道”,而在 Read-Through 策略下,應用程序無需管理數據源和緩存,只需要將數據源的同步委托緩存提供程序 Cache Provider 即可。所有數據交互都是通過抽象緩存層完成的。

 

 

在進行大量讀取時,Read-Through 可以減少數據源上的負載,也對緩存服務的故障具備一定的彈性。如果緩存服務掛了,則緩存提供程序仍然可以通過直接轉到數據源來進行操作。
然而,首次請求數據時,總是會導致緩存未命中,並需要額外的時間來將數據加載到緩存中,相信大家都知道怎么處理了吧,還是“緩存預熱”的老套路。
Read-Through 適用於多次請求相同數據的場景。這與 Cache-Aside 策略非常相似,但是二者還是存在一些差別,這里再次強調一下:

    • 在 Cache-Aside 中,應用程序負責從數據源中獲取數據並更新到緩存
    • 而在 Read-Through 中,此邏輯通常是由獨立的緩存提供程序支持

 


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