缓存

缓存的层次结构

缓存不是单一技术，而是一个贯穿整个计算机体系的设计模式：

• CPU 缓存（L1/L2/L3）：速度最快，容量最小（KB 到 MB 级），L1 延迟约 1ns，主内存延迟约 100ns，差距 100 倍
• 操作系统页缓存：Linux 自动把磁盘文件缓存到空闲内存，这也是 Redis 等内存数据库比磁盘数据库快的根本原因之一
• 分布式缓存：Memcached（2003 年，LiveJournal 发明）和 Redis（2009 年，Salvatore Sanfilippo 发明）是最主流的两个
• CDN 缓存：把静态资源缓存到离用户最近的边缘节点，Cloudflare 在全球 200+ 城市有节点
• 浏览器缓存：HTTP 响应头 Cache-Control 控制资源在浏览器本地的缓存策略

缓存失效与经典难题

计算机科学领域有一句名言（来自 Phil Karlton）：「计算机科学只有两件难事：缓存失效和命名。」缓存引入了数据一致性问题。

常见更新策略：Cache-Aside（旁路缓存）是最常用的，读时先查缓存，缓存没有再查 DB 并写入缓存，写时先更新 DB 再删除缓存（注意是删除不是更新，避免并发写导致脏数据）；Write-Through 写穿，每次写都同时更新缓存和 DB；Write-Behind 写回，先写缓存，异步批量刷入 DB，吞吐量最高但有丢数据风险。

缓存经典问题：缓存穿透（查不存在的数据，每次都打到 DB）用布隆过滤器或缓存空值解决；缓存雪崩（大量缓存同时过期）用随机过期时间错开；缓存击穿（热点 key 过期瞬间大量并发）用互斥锁或逻辑过期处理。