缓存的那些事

缓存服务器

缓存服务器是非常常见的一类服务器，主要作用就是提升数据的访问性能，提升服务器的QPS和响应时间。比如，我们访问一个网页，其中有大量的静态资源，比如图片、CSS、JavaScript，这些资源如果每次都是从源站去拉取，必然会造成资源访问速度变慢，延迟变高，对于用户来说，体验会很差。因此，我们需要一个缓存服务器来存储这些静态资源，用户下次访问的时候，直接从缓存服务器上读取资源即可。这样，就可以大幅度提升资源访问速度，提升用户体验。

缓存更新策略

缓存服务器在使用过程中，必然会面临缓存数据更新的问题。缓存数据更新策略主要有以下几种：

• 实时更新： 这种策略是最简单的，也是最有效的。当源站数据更新时，缓存服务器会立即更新缓存数据。但是，这种策略对程序执行性能影响较大，不适合于大规模的数据更新场景。
• 超时检测： 这种策略是比较常用的。缓存服务器会为每个缓存数据设置一个过期时间。当缓存数据过期时，缓存服务器会从源站重新拉取数据。这种策略对程序执行性能的影响较小，但是可能会导致缓存数据不一致的问题。
• 绝对时间过期： 这种策略是比较严格的。缓存服务器会为每个缓存数据设置一个绝对过期时间。当缓存数据达到绝对过期时间时，缓存服务器会从源站重新拉取数据。这种策略可以保证缓存数据的一致性，但是对程序执行性能的影响较大。

如何提升缓存命中率

缓存命中率是指缓存服务器从缓存中读取数据的成功率。缓存命中率越高，表明缓存服务器的性能越好。提升缓存命中率的方法主要有以下几种：

• 选择合适的缓存数据结构： 缓存数据结构的选择对缓存命中率有很大的影响。一般来说，哈希表和链表是比较常用的缓存数据结构。哈希表可以快速地查找数据，而链表可以很好地保存数据之间的顺序关系。
• 合理设置缓存数据大小： 缓存数据大小也是影响缓存命中率的一个重要因素。缓存数据大小过小，会降低缓存命中率；缓存数据大小过大，会浪费内存空间。因此，我们需要合理设置缓存数据大小，以保证缓存命中率和内存空间的利用率。
• 采用LRU淘汰算法： LRU（Least Recently Used）淘汰算法是一种常用的缓存淘汰算法。这种算法会将最近最少使用的缓存数据淘汰出缓存。这样，可以保证缓存中存储的数据是经常被访问的数据，从而提高缓存命中率。

如何避免缓存穿透和缓存击穿

缓存穿透是指查询一个根本不存在于缓存和源站中的数据。这种情况下，缓存服务器会每次都从源站拉取数据，导致源站压力过大。避免缓存穿透的方法主要有以下几种：

• 对查询参数进行校验： 在查询缓存之前，先对查询参数进行校验。如果查询参数不合法，则直接返回错误，避免查询缓存和源站。
• 使用布隆过滤器： 布隆过滤器是一种概率数据结构，可以快速判断一个元素是否在一个集合中。我们可以使用布隆过滤器来判断一个数据是否存在于源站中。如果布隆过滤器判断数据不存在，则直接返回错误，避免查询缓存和源站。

缓存击穿是指查询一个经常被访问的数据，但是这个数据却恰好从缓存中被淘汰了。这种情况下，缓存服务器会每次都从源站拉取数据，导致源站压力过大。避免缓存击穿的方法主要有以下几种：

• 使用互斥锁： 当查询一个经常被访问的数据时，可以使用互斥锁来防止多个请求同时查询缓存。这样，可以保证只有一个请求能够从源站拉取数据，其他请求都会等待。
• 采用热点数据预热策略： 我们可以将热点数据预先加载到缓存中。这样，就可以避免缓存击穿问题。

缓存雪崩要如何避免

缓存雪崩是指缓存服务器中的大量数据同时过期，导致缓存命中率骤降。这种情况下，缓存服务器会频繁地从源站拉取数据，导致源站压力过大。避免缓存雪崩的方法主要有以下几种：

• 合理设置缓存过期时间： 缓存过期时间设置过短，容易导致缓存雪崩。因此，我们需要合理设置缓存过期时间，避免缓存雪崩的发生。
• 采用渐进式过期策略： 我们可以将缓存数据分为不同的组，并为每个组设置不同的过期时间。这样，可以避免缓存数据同时过期，从而降低缓存雪崩的风险。
• 使用缓存降级策略： 当缓存雪崩发生时，我们可以使用缓存降级策略来降低对源站的影响。比如，我们可以将缓存服务器切换到只读模式，或者直接关闭缓存服务器。