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微博技术达人教你支撑百万QPS的核心技术

本文作者：拉勾教育专栏作家陈波

你好，我是陈波，新浪微博平台架构技术专家。今天跟大家探讨一下，业务数据访问性能太低怎么办？这就涉及到缓存的原理。那么今天的分享主要围绕缓存的基本思想、缓存的优点、缓存的代价三个部分展开。

缓存的定义

先来看下缓存的定义。

缓存最初的含义，是指用于加速CPU数据交换的RAM，即随机存取存储器，通常这种存储器使用更昂贵但快速的静态RAM（SRAM）技术，用以对DRAM进行加速。这是一个狭义缓存的定义。
而广义缓存的定义则更宽泛，任何可以用于数据高速交换的存储介质都是缓存，可以是硬件也可以是软件。

缓存存在的意义就是通过开辟一个新的数据交换缓冲区，来解决原始数据获取代价太大的问题，让数据得到更快的访问。本课主要聚焦于广义缓存，特别是互联网产品大量使用的各种缓存组件和技术。

本文选自：拉勾教育专栏《300分钟吃透分布式缓存》

微博技术达人教你支撑百万QPS的核心技术

缓存构建的基本思想是利用时间局限性原理，通过空间换时间来达到加速数据获取的目的，同时由于缓存空间的成本较高，在实际设计架构中还要考虑访问延迟和成本的权衡问题。这里面有3个关键点。

一是时间局限性原理，即被获取过一次的数据在未来会被多次引用，比如一条微博被一个人感兴趣并阅读后，它大概率还会被更多人阅读，当然如果变成热门微博后，会被数以百万/千万计算的更多用户查看。
二是以空间换时间，因为原始数据获取太慢，所以我们开辟一块高速独立空间，提供高效访问，来达到数据获取加速的目的。
三是性能成本Tradeoff，构建系统时希望系统的访问性能越高越好，访问延迟越低小越好。但维持相同数据规模的存储及访问，性能越高延迟越小，成本也会越高，所以在系统架构设计时，你需要在系统性能和开发运行成本之间做取舍。比如左边这张图，相同成本的容量，SSD硬盘容量会比内存大10-30倍以上，但读写延迟却高50-100倍。

本文选自：拉勾教育专栏《300分钟吃透分布式缓存》

微博技术达人教你支撑百万QPS的核心技术

通过前面的介绍，我们已经知道缓存存储原始数据，可以大幅提升访问性能。不过在实际业务场景中，缓存中存储的往往是需要频繁访问的中间数据甚至最终结果，这些数据相比DB中的原始数据小很多，这样就可以减少网络流量，降低网络拥堵，同时由于减少了解析和计算，调用方和存储服务的负载也可以大幅降低。缓存的读写性能很高，预热快，在数据访问存在性能瓶颈或遇到突发流量，系统读写压力大增时，可以快速部署上线，同时在流量稳定后，也可以随时下线，从而使系统的可扩展性大大增强。

本文选自：拉勾教育专栏《300分钟吃透分布式缓存》

微博技术达人教你支撑百万QPS的核心技术

然而不幸的是，任何事情都有两面性，缓存也不例外，我们在享受缓存带来一系列好处的同时，也注定需要付出一定的代价。

首先，服务系统中引入缓存，会增加系统的复杂度。
其次，由于缓存相比原始DB存储的成本更高，所以系统部署及运行的费用也会更高。
最后，由于一份数据同时存在缓存和DB中，甚至缓存内部也会有多个数据副本，多份数据就会存在一致性问题，同时缓存体系本身也会存在可用性问题和分区的问题。这就需要我们加强对缓存原理、缓存组件以及优秀缓存体系实践的理解，从系统架构之初就对缓存进行良好设计，降低缓存引入的副作用，让缓存体系成为服务系统高效稳定运行的强力基石。

一般来讲，服务系统的全量原始数据存储在DB中（如mysql、hbase等），所有数据的读写都可以通过DB操作来获取。但DB读写性能低、延迟高，如mysql单实例的读写QPS通常只有千级别（3000-6000以内），读写平均耗时10-100ms级别，如果一个用户请求需要查20个不同的数据来聚合，仅仅DB请求就需要数百ms甚至数秒。而Cache的读写性能正好可以弥补DB的不足，比如memcached的读写QPS可以达到10-100万级别，读写平均耗时在1ms以下，结合并发访问技术，单个请求即便查上百条数据，也可以轻松应对。

但Cache容量小，只能存储部分访问频繁的热数据，同时，同一份数据可能同时存在Cache和DB，如果处理不当，就会出现数据不一致的问题。所以服务系统在处理业务请求时，需要对Cache的读写方式进行适当设计，既要保证数据高效返回，又要尽量避免数据不一致等各种问题。

OK，本次分享就讲到这里。下次见面，我会分享“缓存的读写模式及分类”，记得关注拉勾教育专栏，我的后续内容会在这里发布哦。好，下次分享见，拜拜！

预先查看后续内容：《300分钟吃透分布式缓存》

原文 https://segmentfault.com/a/1190000022229598

正文到此结束