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键值缓存

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KV 缓存就像一个巨大的哈希映射,用于减少数据访问的延迟,通常通过

  1. 将来自慢速且便宜介质的数据转移到快速且昂贵的介质上。
  2. 从基于树的数据结构的 O(log n) 索引转为基于哈希的数据结构的 O(1) 进行读写。

有各种缓存策略,如读穿/写穿(或写回)和旁路缓存。总体而言,互联网服务的读写比为 100:1 到 1000:1,因此我们通常会优化读取。

在分布式系统中,我们根据业务需求和上下文选择这些策略,并在 CAP 定理 的指导下进行选择。

常规模式

  • 读取
    • 读穿:客户端通过缓存层从数据库读取数据。当读取命中缓存时,缓存返回;否则,它从数据库获取数据,缓存后再返回值。
  • 写入
    • 写穿:客户端写入缓存,缓存更新数据库。缓存在完成数据库写入后返回。
    • 写后 / 写回:客户端写入缓存,缓存立即返回。在缓存写入的背后,缓存异步写入数据库。
    • 绕过写入:客户端直接写入数据库,绕过缓存。

旁路缓存模式

当缓存不支持原生的读穿和写穿操作,并且资源需求不可预测时,我们使用这种旁路缓存模式。

==在这种模式下仍然存在缓存变脏的可能性。== 当满足以下两个条件时,会发生这种情况:

  1. 读取数据库并更新缓存
  2. 更新数据库并删除缓存

缓存放在哪里?

  • 客户端
  • 独立层
  • 服务器端

如果数据量达到缓存容量怎么办?使用缓存替换策略

  • LRU(最近最少使用):检查时间,驱逐最近使用的条目,保留最近使用的条目。
  • LFU(最不常用):检查频率,驱逐最常用的条目,保留最常用的条目。
  • ARC(自适应替换缓存):其性能优于 LRU。通过同时保留最常用和频繁使用的条目,以及驱逐历史来实现。(保留 MRU + MFU + 驱逐历史。)

谁是缓存使用的王者?

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