讲架构核心技术之分布式缓存量资源.pdfVIP

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本的是分布式缓存。

缓存是架构设计中一个重要的。缓存的主要特点是技术比较简单，同时对性能提升的效果又很显

著，所以缓存在很多地方都会被用到。使用缓存需要注意几个关键指标：缓存键集合大小、缓存空间的

大小以及缓存的使用。这三个指标决定了缓存的有效性、缓存的使用效率、缓存实现的效果。缓存

的类型主要有缓存、反向缓存、CDN缓存和对象缓存几种。缓存知识图谱如下图所示。

不是所有的数据都适合使用缓存，使用缓存的时候需要注意以下几点。

数据频繁修改，这类数据使用缓存效果比较差。

数据没有热点，这类数据缓存中率比较差。

数据不一致，因为缓存的数据和数据库的数据是不同步的，可能存在数据不一致的情况，如果业务

场景对数据一致性要求非常高，这个时候使用缓存也要注意。

缓存雪崩，当缓存的时候，可能会导致整个系统的，这也是使用缓存中要注意的一个事

项。

在架构中使用最多的，也是关注最多的是分布式缓存。分布式缓存最重要的几个是：分布式对象

缓存的架构、分布式对象缓存的模型，以及分布式缓存中一个重要的算法——一致性哈希算法。

缓存的特点

缓存的主要特点：

技术简单

性能提升显著

应用场景多

缓存可以被很容易地添加到现有的应用中，不需要复杂的架构技术。在现有的系统中使用缓存，该系统

所受到的影响和要做出的调整是非常小的，但是使用缓存以后性能提升却非常明显。因此，使用缓存的

场景非常多。不仅在系统架构中，在计算机的整系结构中缓存几乎是无处不在的。

比如，CPU中就有缓存，在CPU固件里就有cache，当CPU进行计算的时候，它并不总是每次都去内

存中数据，而是预加载一部分指令和数据到cache里面，也就是CPU的缓存里面，CPU计算

取的数据其实大多数是CPU缓存中的数据。

再比如，操作系统的文件缓存。操作系统对磁盘进行操作的时候，它也会对数据进行缓存，以加快操作

系统磁盘文件数据的速度。

还有就是数据库的查询缓存，数据库本身也会对一些数据表进行缓存。比如对索引的结+树进行缓

存，对一些热点的数据记录也要进行缓存，以加快应用程序的速度。

在外部应用系统中，比较常用的有DNS客户端缓存、HTTP浏览器缓存、HTTP和反向缓存、

CDN缓存，以及各种类型的对象缓存，对象缓存常用的比如Redis、Memcached等等。

缓存提高性能的优势

缓存是架构性能优化的最重要的，使用缓存来提升系统性能主要有面优势。

1.第一个方面是缓存的数据来自于内存，速度更快。我们知道数据从内存中要比磁盘上

速度会更快，所以使用缓存从内存中数据会使系统获得更快的响应性能，系统的速度会更

快，处理速度也会更快。

2.第二个方面是缓存中的数据形态通常是最终的结果形态，减少资源消耗。比如说，我们缓存一

个网页、一个对象，这些数据通常是我们计算过的结果。从缓存中数据跟从磁盘中或者数据库

中直接数据不同，从数据库中的数据要进行加工处理，生成我们最终的结果，而从缓存中

的数据通常都是直接的最果。因此，使用缓存中的数据可以减少CPU的资源消耗，不需

要进行中间的计算，可以进一步提高响应的特性。

3.

最容易出现瓶颈的地方，减少这些设备的、负载，可以更好地提升整个系统的处理能

力。

缓存数据（Hash表）

缓存是在内存中的，那么如何从内存中快速获取一个数据呢？

缓存使用的数据结构主要是哈希（Hash）表。我们看一下哈希表实现的机制。哈希表最终的