后端开发必须知道的缓存知识

作为一个后端&＃xff0c;如果你没用过缓存&＃xff0c;证明你的业务是真的很小&＃xff0c;或者你的数据库是真的厉害。

那么&＃xff0c;你真的会用缓存么&＃xff1f;

什么时候需要缓存

首先最常见的就是接口的返回值加缓存&＃xff0c;避免直接查库&＃xff0c;尤其是榜单这种查起来很慢&＃xff0c;但是访问很频繁的地方。

其次是元数据缓存&＃xff0c;比如一个用户的信息&＃xff0c;一条朋友圈的数据&＃xff0c;查的时候只用查ID&＃xff0c;然后去点查缓存。

最后是异步缓存&＃xff0c;比如延时批次写&＃xff0c;或者延时批次发包等等。

不会有人用缓存做消息队列吧&＃xff0c;不会吧不会吧。

//todo 为什么不能用Redis做消息队列 &＃xff08;后面我放到消息队列的架构篇说吧&＃xff09;

怎么保持数据一致性。

数据一致性的一些思考

常见的大致有四种方案&＃xff1a;

第一种&＃xff0c;串行化

走队列&＃xff0c;慢慢刷盘和更新缓存。

会有ABA的问题&＃xff0c;就是比如我关注了一个人&＃xff0c;然后取关&＃xff0c;再关注&＃xff0c;然后刷新页面&＃xff0c;就会一下关注一下没关注。放大了之后就是主播的粉丝数忽上忽下。

第二种&＃xff0c;Cache Aside Pattern&＃xff1a;

• 读的时候&＃xff0c;先读缓存&＃xff0c;缓存没有的话&＃xff0c;就读数据库&＃xff0c;然后取出数据后放入缓存&＃xff0c;同时返回响应。
• 更新的时候&＃xff0c;先更新数据库&＃xff0c;然后再删除缓存。

Cache Aside Pattern为什么建议淘汰缓存&＃xff0c;而不是更新缓存?

答&＃xff1a;如果更新缓存&＃xff0c;在并发写时&＃xff0c;可能出现数据不一致。

为什么先数据库而不是先缓存

答&＃xff1a;两个并发操作&＃xff0c;一个是更新操作A&＃xff0c;另一个是查询操作B。更新操作A删除缓存后&＃xff0c;查询操作B没有命中缓存&＃xff0c;先把老数据读出来后放到缓存中&＃xff0c;然后更新操作A更新了数据库。于是&＃xff0c;在缓存中的数据还是老的数据&＃xff0c;导致缓存中的数据是脏的&＃xff0c;而且还一直这样脏下去了。

有没有可能读到脏数据&＃xff1f;有&＃xff0c;A读到老数据&＃xff0c;然后B更新&＃xff0c;删除缓存&＃xff0c;A把老数据放到缓存&＃xff0c;就脏了。但是&＃xff0c;A只是放到缓存一下&＃xff0c;比B写库慢那么多的情况是几乎不可能的。

第三种&＃xff0c;中间件。

mysql哪一章我提到过了&＃xff0c;就是让业务端无感&＃xff0c;直接操作中间件&＃xff0c;然后中间件去维护。这种方式也叫
Read/Write Through Pattern。

Read Through

Read Through 套路就是在查询操作中更新缓存&＃xff0c;也就是说&＃xff0c;当缓存失效的时候&＃xff08;过期或LRU换出&＃xff09;&＃xff0c;Cache Aside是由调用方负责把数据加载入缓存&＃xff0c;而Read Through则用缓存服务自己来加载&＃xff0c;从而对应用方是透明的。

Write Through

Write Through 套路和Read Through相仿&＃xff0c;不过是在更新数据时发生。当有数据更新的时候&＃xff0c;如果没有命中缓存&＃xff0c;直接更新数据库&＃xff0c;然后返回。如果命中了缓存&＃xff0c;则更新缓存&＃xff0c;然后再由Cache自己更新数据库&＃xff08;这是一个同步操作&＃xff09;

第四种&＃xff0c;Write Behind

也叫Write Back&＃xff0c;就是在更新数据的时候&＃xff0c;只更新缓存&＃xff0c;不更新数据库&＃xff1b;然后异步地批量更新数据库。

这个设计的好处就是让数据的I/O操作非常快&＃xff08;因为直接操作内存 &＃xff09;&＃xff0c;因为异步&＃xff0c;write backg还可以合并对同一个数据的多次操作&＃xff0c;所以性能的提高是相当可观的。

其实&＃xff0c;mysql、Linux的文件写入都是这个套路。

缺点是什么&＃xff1f;可能丢数据&＃xff0c;缓存的易失性是高于数据库&＃xff08;文件&＃xff09;的&＃xff0c;宕机就会导致丢失数据。

雪崩、穿透和击穿

• 雪崩
  缓存设置的过期时间都一样&＃xff0c;在某一刻大面积过期&＃xff0c;即缓存失效&＃xff0c;流量大面积打到数据库&＃xff0c;导致崩溃。&＃xff08;缓存宕机了也是一样&＃xff09;

解决&＃xff1a;随机添加过期时间。

• 穿透
  就是缓存没有&＃xff0c;就查库&＃xff0c;然后库里面本来就没有&＃xff0c;生成的缓存自然没有&＃xff0c;这样就会无限打到库。

比如我遇到的&＃xff0c;配置表&＃xff0c;根本没这个配置&＃xff0c;然后每次需要这个配置的时候就要重新生成缓存&＃xff0c;然后代码里面用的又很多&＃xff0c;成几何倍数放大。

解决&＃xff1a;持久化缓存&＃xff0c;不过期&＃xff0c;缓存没有就没有&＃xff0c;后台改配置的时候再重新生成这个缓存。

• 击穿
  主要是热点缓存&＃xff0c;在某一刻过期&＃xff0c;大量流量并发打到数据库&＃xff0c;就像凿开了一个洞。

解决&＃xff1a;永不过期。或者用任务后台定时更新缓存&＃xff0c;不走接口触发。

结语

• 如果有不对的地方欢迎指正。
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