缓存全攻略

缓存金字塔

浏览器缓存 (Cache-Control/ETag)
  → CDN (CloudFlare)
    → 反向代理 (Nginx)
      → 应用缓存 (Redis/Memcached)
        → 数据库缓存 (Buffer Pool)
          → 数据库

越上层越快，但容量越小。

Redis 常用模式

# 1. Cache-Aside（最常用）
def get_user(user_id):
    cached = redis.get(f"user:{user_id}")
    if cached:
        return json.loads(cached)
    user = db.query(User).get(user_id)
    redis.setex(f"user:{user_id}", 3600, json.dumps(user))
    return user

# 2. 计数器
redis.incr("page_views")              # 页面访问
redis.incrby("likes:post:42", 1)      # 点赞

# 3. 分布式锁
lock = redis.set("lock:task", "1", nx=True, ex=10)
if lock:
    try:
        do_work()
    finally:
        redis.delete("lock:task")

# 4. 消息队列
redis.lpush("queue", task_json)       # 生产者
task = redis.brpop("queue", timeout=5) # 消费者（阻塞等）

# 5. 排行榜（Sorted Set）
redis.zadd("scores", {"user1": 100, "user2": 95})
redis.zrevrange("scores", 0, 9, withscores=True)  # Top10

三大缓存问题

缓存穿透：查不存在的数据 → 每次都穿到DB
  → 方案：布隆过滤器 + 缓存空值

缓存击穿：热点数据过期 → 大量请求同时打DB
  → 方案：互斥锁（只有一个线程去查DB重建缓存）

缓存雪崩：大量缓存同时过期 → DB瞬间被打爆
  → 方案：过期时间加随机值（3600±600秒）

缓存失效策略

TTL（生存时间）：设过期时间，到期自动删除
LRU（最近最少用）：内存满时淘汰最久没用的
LFU（最不常用）：内存满时淘汰使用频率最低的

Redis 默认：volatile-lru（有过期时间的键用LRU）

浏览器缓存

# 强缓存（不发请求）
Cache-Control: max-age=3600        # 缓存1小时
Cache-Control: immutable           # 永远不变（适合带hash的文件）

# 协商缓存（发请求验证）
ETag: "abc123"                     # 内容指纹
Last-Modified: Wed, 30 Jul 2026    # 最后修改时间
If-None-Match: "abc123"            # 请求时带上，304表示没变

CDN

原理：把静态资源推到离用户最近的节点。

适合：图片、CSS/JS、视频、下载文件
不适合：动态内容、用户相关数据

回源：CDN节点没有 → 回源站取 → 缓存到CDN
刷新：主动清除CDN缓存
预热：提前把资源推到CDN节点