数据库缓存简介

性能

正如前面简要提到的，数据库缓存通过使数据更易于访问来提高数据库的性能。缓存充当应用程序引用频繁调用的数据的“键盘快捷键”或“热键”。

这种更快速的请求可以最大限度地减少数据库的工作负载，防止其花费大量时间执行重复性任务。而是使这些任务更有效率并简化数据访问。

可用性

虽然不是 100% 的故障转移策略，但缓存也为整体数据库可用性带来了好处。根据缓存的存储位置，在主数据库服务器因任何原因变得不可用时，缓存仍然可以为应用程序提供一个调用数据的地方。

虽然数据库性能通常是采用缓存策略的主要原因，但在发生任何后端故障时，您还可以获得一些额外的弹性优势。

可扩展性

与增加高可用性类似，数据库缓存对可扩展性具有积极影响。虽然它不应成为数据库扩展策略的主要考虑因素，但实施缓存以提高数据库性能可以减少数据库工作负载，从而在实体之间分配后端查询。

这种分配减轻了主数据库的负载，可以降低成本，并为数据处理提供更大的灵活性。这种结果减轻了扩展的需求，并利用您已有的资源做了更多事情，从而可能将扩展的需求推迟到未来。

旁路缓存

在旁路缓存布置中，数据库缓存与数据库并排。当应用程序请求数据时，它将首先检查缓存。如果缓存中有数据（缓存命中），则会返回数据。如果缓存中没有数据（缓存未命中），则应用程序将查询数据库。然后，应用程序将该数据存储在缓存中，以供后续查询使用。

旁路缓存设计是一种通用的缓存策略。此策略对于读取密集型工作负载的应用程序尤其有用。这使频繁读取的数据近在咫尺，以满足大量传入的读取请求。缓存与数据库分离带来了两个额外的好处。在缓存发生故障的情况下，依赖缓存数据的系统仍然可以直接访问数据库。这提供了一些弹性。其次，由于缓存是分离的，它可以采用与数据库不同的数据模型。

另一方面，旁路缓存策略的主要缺点是数据库可能出现不一致的窗口。通常，任何写入的数据都将直接进入数据库。因此，缓存可能与主数据库存在一段时间的不一致。有不同的缓存策略可以根据您的需求来解决这个问题。

读穿透

在读穿透缓存布置中，缓存位于应用程序和数据库之间。可以将其设想为从应用程序到数据库的直线，缓存位于中间。在这种策略中，应用程序将始终与缓存对话以进行读取，当发生缓存命中时，数据会立即返回。在缓存未命中的情况下，缓存将从数据库中填充丢失的数据，然后将其返回给应用程序。对于任何数据写入，应用程序仍将直接访问数据库。

读穿透缓存也适用于读取密集型工作负载。读穿透和旁路缓存之间的主要区别在于，在旁路缓存策略中，应用程序负责获取数据并填充缓存，而在读穿透设置中，逻辑由库或一些单独的缓存提供程序完成。在缓存和数据库之间可能存在数据不一致方面，读穿透设置与旁路缓存类似。

读穿透缓存策略的缺点还在于，每次有新的读取请求传入时，都需要访问数据库才能获取数据。这些数据以前从未被缓存过，因此需要加载数据。开发人员通常通过手动发出可能发生的查询来“预热”缓存，从而缓解这种延迟。

写穿透

写穿透缓存策略与前面提到的两种策略不同，因为它不是将数据写入数据库，而是首先写入缓存，然后缓存立即写入数据库。这种布置仍然可以像读穿透策略一样可视化，应用程序在中间的直线上。

写穿透策略的好处是确保缓存具有任何写入的数据，并且没有新的读取会在缓存从主数据库请求数据时遇到延迟。如果仅进行此布置，则存在额外的写入延迟的巨大缺点，因为该操作必须先到缓存，然后再到数据库。这应该立即发生，但仍然会连续发生两次写入。

真正的好处来自于将写穿透与读穿透缓存配对。此策略将采用上述读穿透缓存策略的所有优点，并增加消除数据不一致的可能性的好处。

写回

写回的工作方式几乎与写穿透策略完全相同，只是有一个关键细节。在写回策略中，应用程序再次直接写入缓存。但是，缓存不会立即写入数据库，而是在延迟后写入。

通过延迟而不是立即写入数据库，在写入密集型工作负载中，缓存的压力会降低。这使得写回、读穿透组合非常适合混合工作负载。这种配对确保了最近写入的数据和访问的数据始终存在，并且可以通过缓存访问。

缓存到数据库写入的延迟可以提高整体写入性能，如果支持批处理，则还可以减少整体写入次数。这为节省一些成本和减少整体工作负载打开了可能性。但是，在缓存发生故障的情况下，如果尚未发生批处理或延迟写入数据库，则此延迟会为可能的数据丢失打开大门。

写绕过

写绕过缓存策略将与旁路缓存或读穿透结合使用。在这种布置中，数据始终写入数据库，读取的数据进入缓存。如果发生缓存未命中，则应用程序将读取数据库，然后更新缓存以供下次使用。

这种特殊策略在数据仅写入一次且不更新的情况下将是最有效的。数据很少读取或根本不读取。