谈谈服务端缓存的几种用法

tianhang 发布于2019-07-01 12:11 / 1825人阅读

摘要：缓存是一个常谈常新的话题，作为一名服务端的技术，如果你入行一年都还没用过类产品，那只能说你的公司实在太小了，或者你干的活实在太边缘了。这是缓存最原始的意义，同时也引申出了缓存最普遍的用法。但是现实中还有一种缓存，是主动更新的。

缓存是一个常谈常新的话题，作为一名服务端的技术，如果你入行一年都还没用过memcached类产品，那只能说你的公司实在太小了，或者你干的活实在太边缘了。

说起缓存，可能大家最直接想到的就是：“在数据库前面挡一层”。这是缓存最原始的意义，同时也引申出了缓存最普遍的用法。

原始模式 代码示例1（原始模式）：

//从缓存中获取数据[较快的方式]
data = getfromcache(id)
if data == null then
    //从数据库中获取数据[较慢的方式]
    data = getfromdb(id)
    //缓存1天
    setintocache(id, data, 86400)
    return data
end

return data

缓存加锁

上面这种情况下，当同时有N个请求到达，都同时执行getfromcache，那么都会发现data在缓存中不存在，然后都会去调用getfromdb，以及setintocache。这是不必要的，那么我们有没有办法减少这些并发呢。

最直接的想法是加锁，当进入if条件中时，加一把锁，让其他进程不再执行下面的逻辑，而是等第一个进程的setintocache执行完成后，再重新执行一次getfromcache。

那这个锁如何加呢？这里推荐一种省时省力的方法。通过直接在缓存value中设置过期时间来实现。

比如缓存的value值为data，那我们修改一下，把它放到一个json中，改成

{data:data,atime:1429618765}

我们增加了一个atime来记录缓存生成的时间。而逻辑就变成下面这样。

代码示例2（缓存加锁）：

//从缓存中获取数据[较快的方式]
data = getfromcache(id)
data = json.decode(data)
//如果通过检查缓存生成时间，发现缓存已经过于陈旧，那么就将缓存过期时间设置为现在开始的5分钟以后（这样其他并发进程就会以为此缓存还未过期，还会继续使用5分钟，只让当前这一个请求去重建缓存）
if data != null && data.atime+86400 < now then
    data.atime = now+300-86400
    data = json.encode(data)
    //对真正的cache来说，缓存10天或者更长时间
    setintocache(id, data, 864000)
    //这里把data设置成null是为了走到下面的if中去重建缓存
    data = null
end

if data == null then
    //从数据库中获取数据[较慢的方式]
    data = getfromdb(id)
    data = {data:data, atime:now}
    data = json.encode(data)
    //对真正的cache来说，缓存10天或者更长时间
    setintocache(id, data, 864000)
    return data
end

return data

你可以会发现，这里也会存在并发啊，和上面例1一样，第一个getfromcache到setintocache之间，如果同时有N个请求到来，不还是都会执行这段操作，都会去查库吗。

没错，是这样的。但是我们仔细看一下，例1中，从getfromcache到setintocache之间，经历了一次漫长的getfromdb操作，这个时间耗费可能是上百毫秒的。而我们例2中，并没有进行什么操作，这个时间耗费只在毫秒甚至微秒级的。

所以例1中getfromcache到setintocache之间的并发是远大于例2中的。例2中通过减小时间窗口，有效的模拟了锁机制。同时还没有增强额外的存储复杂度。所以是推荐的一种方式。

可以说，我们所有的缓存都应该是例2的方式，他在各方面都优于例1（多保存的一个atime字段耗费的内存基本可以忽略不计。且atime很多时候对于调试程序还很有用）。

主动更新缓存

那这样就够了吗？对于被动过期型的缓存，这样基本就可以了。但是现实中还有一种缓存，是主动更新的。试想有一种缓存，我们要求必须和数据库中的数据一致，不能出现陈旧数据。那么上面的缓存方式就不合适了。

我们必然会添加一个流程：即当数据库有更新时，同时更新缓存，因为缓存会自己重建，也可以修改为当数据库有更新时，同时删除缓存。

这里提到删除或者更新缓存，就有点意思了。我们上面讲到的都是非常简单的缓存，即一个id对应一个key。那么试想，如果我们有一个分页缓存，缓存了某一个文章最新的前10页数据。分别的key是page_1,page_2...page10。

那么当我们有一条新数据产生，这10页就都失效了，需要更新或者删除10次。这显然是不太科学的做法。

那么我们应该怎么做呢。我们可以借用上面例2中的方法，例2中，我们在缓存中增加了一个atime字段，标识为缓存的生成时间。我们既然知道缓存什么时候生成的，那问题就好解决了。我们在每次有新数据产生时，都去更新一个updatetime字段。然后获取分页缓存的时候，看一下这个updatetime字段是不是在atime之后，如果是，那么说明这份缓存太旧了，需要走更新流程。

代码示例3（避免批量更新）：

//从缓存中获取数据[较快的方式][这里的两次get普通的缓存系统都支持一个请求完成]
data = getfromcache(id)
updatetime = getupdatetime(id)
data = json.decode(data)
//如果通过检查缓存生成时间，发现缓存已经过于陈旧，那么就将缓存过期时间设置为现在开始的5分钟以后（这样其他并发进程就会以为此缓存还未过期，还会继续使用5分钟，只让当前这一个请求去重建缓存）
if data != null && (data.atime+86400 < now || date.atime < updatetime) then
    data.atime = now+300-86400
    data = json.encode(data)
    //对真正的cache来说，缓存10天或者更长时间
    setintocache(id, data, 864000)
    //这里把data设置成null是为了走到下面的if中去重建缓存
    data = null
end

if data == null then
    //从数据库中获取数据[较慢的方式]
    data = getfromdb(id)
    data = {data:data, atime:now}
    data = json.encode(data)
    //对真正的cache来说，缓存10天或者更长时间
    setintocache(id, data, 864000)
    return data
end

return data

这仅仅是在代码示例2的基础上增加了下面这一个条件判断而已

date.atime < updatetime

这样，无论是缓存保存时间过期了，还是缓存本身有更新，都会触发带锁机制的缓存更新。

好了，先说到这里，回头有想起来的再做更新。原文地址

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