缓存的概念:将服务器端的数据(一段时间内不会变化的数据)暂时存在于硬盘或者内存
缓存的目的:提高数据的读取速度,方便用户的读取
缓存的宿主: 1 磁盘(硬盘) 2 内存(RAM)
建立缓存的两种方法:
一是程序一启动,就一股脑把所有的静态数据从文件或者数据库读入内存;二就是程序启动的时候并不加载静态数据,而是等有用户访问相关数据的时候,才去加载,即lazy load的做法
缓存的种类:
1 静态缓存:一般来说,静态数据是不会“脏”的,因为没有用户会去写缓存中的数据,服务器写数据
解决这类问题有两种处理策略:
第一种是使用控制命令。简单来说,就是在服务器进程上,开通一个实时的命令端口,我们可以通过网络数据包(如UDP包),或者Linux系统信号(如kill SIGUSR2进程号)之类的手段,发送一个命令消息给服务器进程,让进程开始清理缓存.手工去编写发送这种命令很烦人,所以一般我们会把清理缓存命令的工作,编写到上传静态数据的工具当中,比如结合到网站的内容发布系统中,一旦编辑提交了一篇新的新闻,发布系统的程序就自动的发送一个清理消息给WEB服务器。 第二种是使用字段判断逻辑。也就是服务器进程,会在每次读取缓存前,根据一些特征数据,快速的判断内存中的缓存和源数据内容,是否有不一致(是否脏)的地方,如果有不一致的地方,就自动清理这条数据的缓存。这种做法会消耗一部分CPU,但是就不需要人工去处理清理缓存的事情,自动化程度很高。现在我们的浏览器和WEB服务器之间,就有用这种机制:检查文件MD5;或者检查文件最后更新时间。具体的做法,就是每次浏览器发起对WEB服务器的请求时,多发送一个缓存了此URL对应的文件内容的MD5校验串、或者是此文件在服务器上的“最后更新时间”(这个校验串和“最后更新时间”是第一次获的文件时一并从服务器获得的);服务器收到之后,就会把MD5校验串或者最后更新时间,和磁盘上的目标文件进行对比,如果是一致的,说明这个文件没有被修改过(缓存不是“脏”的),可以直接使用缓存。否则就会读取目标文件返回新的内容给浏览器。这种做法对于服务器性能是有一定消耗的,所以如果往往我们还会搭配其他的缓存清理机制来用,比如我们会在设置一个“超时检查”的机制:就是对于所有的缓存清理检查,我们都简单的看看缓存存在的时间是否“超时”了,如果超过了,才进行下一步的检查,这样就不用每次请求都去算MD5或者看最后更新时间了。但是这样就存在“超时”时间内缓存变脏的可能性。
2 动态缓存:在服务器程序运行期间,如果用户和服务器之间的交互,导致了缓存的数据产生了变化,就是所谓“运行时变化缓存”。
在实际运行业务中,运行变化的数据往往是根据使用用户的增多而增多的,因此首先要考虑的问题,就是缓存空间不够的可能性。我们不太可能把全部数据都放到缓存的空间里,也不可能清理缓存的时候就全部数据一起清理,所以我们一般要对数据进行分割,这种分割的策略常见的有两种:一种是按重要级来分割,一种是按使用部分分割。
1 按重要级别分割例子
“按重要级分割”,在网络游戏中,同样是角色的数据,有些数据的变化可能会每次修改都立刻回写到数据库(清理写缓存),其他一些数据的变化会延迟一段时间,甚至有些数据直到角色退出游戏才回写,如玩家的等级变化(升级了),武器装备的获得和消耗,这些玩家非常看重的数据,基本上会立刻回写,这些就是所谓最重要的缓存数据。而玩家的经验值变化、当前HP、MP的变化,就会延迟一段时间才写,因为就算丢失了缓存,玩家也不会太过关注。最后有些比如玩家在房间(地区)里的X/Y坐标,对话聊天的记录,可能会退出时回写,甚至不回写。这个例子说的是“写缓存”的清理,下面说说“读缓存”的按重要级分割清理。
2 按使用部分分割例子
根据LRU原则清理:所谓LRU,就是Least Recently Used,最近最久未使用过。这个原则的思想是:如果一个数据在最近一段时间没有被访问到,那么在将来他被访问的可能性也很小。
假如我们写一个网店系统,里面容纳了很多产品,这些产品有一些会被用户频繁检索到,比较热销,而另外一些商品则没那么热销。热销的商品的余额、销量、评价都会比较频繁的变化,而滞销的商品则变化很少。所以我们在设计的时候,就应该按照不同商品的访问频繁程度,来决定缓存哪些商品的数据。我们在设计缓存的结构时,就应该构建一个可以统计缓存读写次数的指标,如果有些数据的读写频率过低,或者空闲(没有人读、写缓存)时间超长,缓存应该主动清理掉这些数据,以便其他新的数据能进入缓存。这种策略也叫做“冷热交换”策略。实现“冷热交换”的策略时,关键是要定义一个合理的冷热统计算法。
说明:这个世界上不存在万能的优化缓存清理策略,只存在针对业务领域最优化的策略,这需要我们程序员深入理解业务领域,去发现数据背后的规律。
参考文档: