缓存设计

1.前言&基本介绍

　　　　在原始的系统架构中，我们都由程序直接连接DB，随着业务的进一步开展，DB的压力越来越大，为了缓解DB的这一压力，我们引入了缓存，在程序连接DB中加入缓存层，

从而减轻数据库压力，而且缓存一般存在于内存中，相比于存在硬盘中的DB在读取速度上绝对是比DB高几个等级。下面我们来简单聊聊关于缓存几个东西

  

2.缓存的优缺点

　　　　缓存的优点就是“快”，一个快字基本能概括了。如上文说的加速读写，分流对数据库的压力，归根结底就是对快字的应用及其本身，缺点主要是如下三点：

　　　　　　1.数据不一致性：DB的数据与缓存中的数据不一致

　　　　　　2.开发成本：需要同时处理缓存层跟DB层的逻辑，增加了开发成本

　　　　　　3.维护成本：例如需要对缓存层进行一个监控，增加了运维的成本

3.缓存更新策略

 　　　　在上面中我们说到数据不一致性，一般来说缓存也是需要有生命周期的，需要被更新或者删除，这样才能保持缓存的可控性，在缓存更新中有如下三点：

　　　　　　1.LR(F)U/FIFO算法删除：简单来说就是按照队列的形式对不常用的缓存进行删除，链表的形式来实现，具体可点这里http://blog.csdn.net/maddemon/article/details/6650703

 

　　　　　　2.超时删除：在设置缓存的时候可以设置过期时间，在时间到期之后自动删除。在使用这个的时候，最好还是确保缓存数据跟数据库数据不一致的时候业务能容忍，还是存在一致性的问题

 

　　　　　　3.主动更新：应用于对数据一致性要求高的，但最好还是需要保证更新的准确性。假如对实时性要求不高的，还是根据超时删除吧

 

4.缓存粒度

　　　　假设一张用户表有20个字段，那是否需要将全部字段都放到缓存中？这就涉及到一个粒度的问题！数据字段放少了，就会出现了不通用的问题；数据字段放多了，空间占用也多，序列化跟反序

列化消耗的性能更多了。在粒度这个问题上还是需要根据通用性，代码维护，性能跟空间占用这几点上进行考虑， 简单来说就是靠经验了

5.缓存穿透

 　　　　　缓存穿透指的是查询一个不存在的数据，DB跟缓存都不会命中的数据。这样的话每次查询都会到DB层中查询，DB层负载加大还有可能造成死机，这样缓存就失去了保护DB层的意义。出现这种情况有两种：1.攻击，爬虫的大量请求；2.业务自身有问题。现在基本流行的解决方案有以下两种：

 　　　　　　5.1 缓存空对象，当DB层也查不到数据的时候，缓存一个null值进缓存，这样下一次的话就直接从缓存中读取，保护了后端。不过这种带来的后果是缓存了更多的键，需要更多的空间，而且不可控性增加

 

　　　　　　5.2布隆过滤器拦截，它利用位数组很简洁地表示一个集合，并能判断一个元素是否属于这个集合。这样在查询缓存之前先去过滤器中查询缓存是否有存在该key。不过这个适合于数据量固定，实时性低的应用中，因为要维护这一个过滤器。

 

6.雪崩优化

　　　　指的是原先的缓存层承载了大量的请求，有效的保护了DB层，但是假如缓存层炸了，那所有的请求都直接穿透到DB层，会容易造成DB层也炸了。就这个问题一直没有一个很完美的解决方案，可以从下列两个方面进行思考：

　　　　　　6.1.保证缓存层的高可用(HA)，例如redis的Sentinel跟Cluster都实现了高可用（在windows10下跑这个sentinel，偶尔会出现节点挂了但是sentinel没反应过来的情况，还是linux稳定一点）

 

　　　　　　6.2.提前演练，这个类似与实验设计，模拟某一层挂了的处理情况

 

7.总结

　　最后用Xmind总结一下：

　　

出处：http://www.cnblogs.com/powerdk/p/7116830.html