[Classification du cache et stratégies courantes d'élimination du cache]

Classification du cache et stratégies courantes d'élimination du cache

1. Classement des caches

1.1. Aperçu

1) Cache local :

Le stockage des données mises en cache en mémoire au sein d'un seul processus d'application est généralement implémenté à l'aide de classes de collection Java telles que HashMap, ConcurrentHashMap, etc. Les avantages de la mise en cache locale sont qu'elle est rapide, facile à mettre en œuvre et ne nécessite pas de transmission réseau, mais elle ne peut pas partager de données entre plusieurs processus d'application.

2) Cache distribué :

Stockez les données mises en cache sur plusieurs serveurs et transférez les données sur le réseau pour réaliser le partage du cache. Les frameworks de cache distribué courants incluent Redis, Memcached, Ehcache, etc.

Les avantages du cache distribué sont qu'il a une bonne évolutivité, prend en charge une concurrence élevée, a une grande capacité et peut améliorer la fiabilité et la disponibilité des applications .

3) Cache multi-niveaux (local + distribué) :

Stockez les données mises en cache dans le cache local et dans le cache distribué pour un accès plus rapide et une fiabilité améliorée. Les solutions de mise en cache multiniveaux courantes incluent EHCache+Redis, Guava Cache+Redis, etc. L'avantage du cache multi-niveaux est qu'il prend en compte les avantages du cache local et du cache distribué, rendant le système de cache plus flexible et plus performant.

1.2. Questions connexes

1) Qu’est-ce que le cache local ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ?

La mise en cache locale stocke les données mises en cache en mémoire au sein d'un seul processus d'application, généralement implémenté à l'aide de classes de collection Java. Ses avantages sont qu'il est rapide, facile à mettre en œuvre et ne nécessite pas de transmission réseau, mais son inconvénient est qu'il ne peut pas partager de données entre plusieurs processus d'application.

2) Qu’est-ce que le cache distribué ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ?

La mise en cache distribuée stocke les données du cache sur plusieurs serveurs et transmet les données sur le réseau pour réaliser le partage du cache. Les frameworks de cache distribué courants incluent Redis, Memcached, Ehcache, etc. Ses avantages sont une bonne évolutivité, une prise en charge élevée de la concurrence, une grande capacité et la capacité d'améliorer la fiabilité et la disponibilité des applications ; ses inconvénients sont des coûts de maintenance élevés, une configuration complexe et certains retards du réseau et points de défaillance uniques.

3) Qu'est-ce que le cache multi-niveaux ? Quels sont ses avantages et ses inconvénients ?

Le cache AnswerMulti-level stocke les données du cache à la fois dans le cache local et dans le cache distribué pour accélérer l'accès et améliorer la fiabilité. Les solutions de mise en cache multiniveaux courantes incluent EHCache+Redis, Guava Cache+Redis, etc. L'avantage est qu'il prend en compte les avantages du cache local et du cache distribué, ce qui rend le système de cache plus flexible et plus puissant. L'inconvénient est que la configuration est complexe et que des problèmes tels que la cohérence du cache et la gestion de la capacité doivent être pris en compte.

4) Comment choisir une solution de mise en cache adaptée à votre application ?

Lorsque vous choisissez une solution de mise en cache adaptée à votre application, vous devez prendre en compte de manière exhaustive des facteurs tels que les scénarios d'application, l'échelle des données, les exigences de simultanéité, les exigences de fiabilité, les coûts d'exploitation, etc., et effectuer des tests et des évaluations détaillés. Selon différents besoins et scénarios, vous pouvez choisir des solutions telles que la mise en cache locale, la mise en cache distribuée ou la mise en cache multi-niveaux, ou vous pouvez les combiner avec d'autres technologies telles que le CDN et les serveurs de ressources statiques pour obtenir des applications de mise en cache plus flexibles et efficaces.

2. Stratégie d'élimination

2.1. Aperçu

La stratégie d'élimination du cache Java fait référence à la suppression de certaines données mises en cache selon certaines règles lorsque la quantité de données mises en cache atteint un certain seuil afin de maintenir un équilibre entre la capacité du cache et les performances. Les stratégies courantes d'élimination du cache Java incluent :

1) Les moins récemment utilisés (LRU) : politique des moins récemment utilisés, supprimez l'élément de cache le moins récemment utilisé.

2) Premier entré, premier sorti (FIFO) : stratégie premier entré, premier sorti, supprimez le premier élément mis en cache ajouté au cache.

3) Les moins fréquemment utilisés (LFU) : stratégie la moins fréquemment utilisée, supprime les éléments du cache avec la fréquence d'utilisation la plus faible.

4) Remplacement aléatoire (RR) : stratégie de remplacement aléatoire, qui sélectionne les éléments du cache à supprimer sur la base d'un algorithme aléatoire.

5) Éviction basée sur la taille : élimination en fonction de la taille du cache. Lorsque la mémoire occupée par le cache dépasse la capacité prédéfinie, certains éléments du cache seront éliminés selon une certaine stratégie.

6) Durée de vie (TTL) : élimination en fonction du cycle de vie des éléments du cache. Lorsque la durée de survie des éléments du cache dépasse le seuil de temps prédéfini, ils sont automatiquement éliminés.

Différents scénarios d'application de mise en cache nécessitent différentes stratégies d'élimination, et les développeurs peuvent choisir la stratégie appropriée en fonction de la situation spécifique. Il convient de noter que lors de la sélection d'une stratégie d'élimination, des problèmes tels que le taux de réussite du cache et la gestion de la capacité doivent être pris en compte de manière exhaustive, et des ajustements et optimisations appropriés doivent être effectués.

2.2. Questions connexes

1) Qu'est-ce que la stratégie d'éviction du cache ?

La stratégie d'élimination du cache fait référence à la suppression de certaines données mises en cache selon certaines règles lorsque la quantité de données mises en cache atteint un certain seuil afin de maintenir un équilibre entre la capacité du cache et les performances.

2) Quelles sont les stratégies courantes d’élimination du cache ?

Les stratégies courantes d'élimination du cache incluent : le moins récemment utilisé (LRU), le premier entré, premier sorti (FIFO), le moins fréquemment utilisé (LFU), le remplacement aléatoire (RR), l'élimination basée sur la taille du cache et l'attente de la durée de vie des éléments de cache (TTL).

3) Quelle est la différence entre les algorithmes LRU et LFU ?

L'algorithme LRU est la stratégie la moins récemment utilisée, qui supprime les éléments de cache les moins fréquemment utilisés ; tandis que l'algorithme LFU est la stratégie la moins fréquemment utilisée, qui supprime les éléments de cache les moins fréquemment utilisés.

LRU accorde plus d'attention aux facteurs temporels et met l'accent sur le nombre d'accès aux éléments du cache ; LFU accorde plus d'attention aux facteurs de fréquence et met l'accent sur la fréquence d'utilisation des éléments du cache.

4) Comment choisir une stratégie d’éviction de cache appropriée ?

Lorsque vous choisissez une stratégie d'élimination du cache, vous devez faire un choix en fonction de scénarios et de besoins d'application spécifiques. Si vous êtes préoccupé par la fréquence d'accès au cache, vous pouvez choisir une stratégie basée sur le nombre d'utilisations et la fréquence d'utilisation, telle que LRU ou LFU ; si vous êtes préoccupé par la taille du cache, vous pouvez choisir une stratégie d'élimination basée sur la taille du cache ; si Si vous êtes préoccupé par le cycle de vie des éléments du cache, vous pouvez choisir une stratégie d'élimination basée sur le cache.La politique TTL de l'élément. Il convient de noter que différentes stratégies d'éviction auront un impact sur les performances du cache, la cohérence et la gestion de la capacité. Plusieurs facteurs doivent donc être pris en compte lors de la sélection d'une stratégie.

5) Comment mettre en œuvre une stratégie personnalisée d’élimination du cache ?

Pour implémenter une stratégie d'élimination du cache personnalisée, vous pouvez généralement implémenter votre propre logique en héritant ou en implémentant l'interface ou la classe abstraite correspondante fournie par la bibliothèque de cache Java et en remplaçant les méthodes pertinentes qu'elle contient. Par exemple, Guava Cache fournit CacheBuilder.custom()des méthodes permettant aux utilisateurs de personnaliser les règles de mise en cache et les recycleurs, et Ehcache fournit des méthodes pour personnaliser les algorithmes d'expulsion, etc. Lors de la mise en œuvre de stratégies personnalisées, des problèmes tels que la sécurité des threads, les performances et la fiabilité doivent être pris en compte.

Source : Outil essentiel pour améliorer les performances du système : explication détaillée de la classification du cache, des stratégies courantes d'élimination du cache et des plans de mise en œuvre - Zhihu (zhihu.com)