緩存是系統快速響應中的一種關鍵技術，是一組被保存起來以備將來使用的東西，介于應用開發和系統開發之間，是產品經理們經常顧及不到的地方，算是技術架構中的非功能性約束吧。

也就是說，緩存是系統調優時常用且行之有效的手段，無論從操作系統還是應用系統，緩存策略無處不在。

很多技術都打著緩存的旗號，所以談起緩存往往似是而非，與語境有著緊密的關系，換個說法，來看一看緩存在不同場景的分類。

客戶端緩存

瀏覽器的緩存可以將之前渲染的頁面保存為文件，當用戶再次訪問時可用避開網絡連接，從而減少負載?，F在的HTML5支持了本地存儲，大部分BS 應用都可以舉重若輕了。

如何把客戶端緩存對于業務組件透明和客戶端緩存數據及時更新，是客戶端緩存能否成功應用的關鍵。

客戶端可以將內容緩存在內存，文件，或本地數據庫(例如Sqlite)中。

例如，iOS 的圖片緩存框架SDWeb架構如下：

web代理

web 代理的作用跟瀏覽器的內置緩存類似，只是位于瀏覽器和互聯網之間，網絡請求通過代理來中繼。對于企業而言，即可以節省成本，又能提高性能。

對于Web代理而言，曾經流行的是Squid，它支持建立復雜緩存層級結構的能力，詳細的日志、高性能緩存以及用戶認證支持。Squid同時支持各種插件，例如Squid Guard就是一個提供URL過濾的插件，對于屏蔽某些站點和內容十分有用。如果想分析Squid的各種指標，webalizer 應該是個不錯的選擇。

Squid 的內部機制如下：

邊緣緩存

邊緣緩存位于應用服務器的前面，可以處理來自不同用戶的請求，主要用于向用戶提供靜態的內容，以減少應用服務器的介入。邊緣緩存的商業化服務就是CDN了，例如AWS 的Cloud Front，我國的ChinaCache等。

邊緣緩存的一個有名的開源工具就是varnish，在默認情況下進行保守緩存。也就是說，varnish 只緩存它所知的安全內容。varnish的一個特性是使用虛擬內存，精妙之處在于利用了操作系統的管理機制。varnish可以高度定制如何處理請求，緩存哪些內容。

Varnish 的內部機制如下：

詳情參見www.varnish-cache.org。

平臺緩存

平臺緩存是用來寫應用的框架，或者緩存的專用庫(如PHP中的Smarty模版庫)。

Java 語言中，緩存框架更多，例如EHcache，Cacheonix，Voldemort，JBoss Cache等等。

看一下EHcache的系統結構結構：

Ehcache是一個Java實現的開源分布式緩存框架，可以讓數據保存在不同服務器的內存中，在需要數據的時候可以快速存取。通過聲明配置、在xml中配置、在程序里配置或者調用構造方法時傳入不同的參數。

Voldemort是一款基于Java開發的分布式鍵-值緩存系統，像JBoss Cache一樣，Voldemort同樣支持多臺服務器之間的緩存同步，以增強系統的可靠性和讀取性能。

簡單來說，就平臺級緩存而言，只需要在框架側配置一下屬性即可，而不需要調用特定的方法或函數。

應用緩存

應用級緩存，需要自己通過代碼來實現緩存。這里是NoSQL的勝場，不論是Redis 還是MongoDB，都可以作為應用緩存的工具。一個典型的方式是，每分鐘或一段時間后統一生成某類頁面存儲在緩存中，也可以在熱數據變化時更新緩存。

Redis 在應用級緩存中的作用舉足輕重，新浪微博有著幾乎世界上最大的redis 集群。 Redis支持主從同步。數據可以從主服務器向任意數量的從服務器上同步，從服務器可以是關聯其他從服務器的主服務器。這使得Redis可執行單層樹復制。存盤可以有意無意的對數據進行寫操作。由于完全實現了發布/訂閱機制，使得從數據庫在任何地方同步樹時，可訂閱一個頻道并接收主服務器完整的消息發布記錄。同步對讀取操作的可擴展性和數據冗余很有幫助。

Redis 的客戶端編程語言眾多，可以滿足絕大多數的應用。

數據庫緩存

數據庫緩存是一類特殊的緩存。大多數數據庫不需要配置就可以快速運行，但并沒有為特定的需求進行優化。在數據庫調優的時候，緩存優化是一項很重要的工作。

以MySQL為例，MySQL中使用了查詢緩沖機制，將SELECT語句和查詢結果存放在緩沖區中，以后對于同樣的SELECT語句，將直接從緩沖區中讀取結果，以節省查詢時間，提高了SQL查詢的效率。

通過調節以下幾個參數可以知道query_cache_size設置得是否合理：

• Qcache inserts
• Qcache hits
• Qcache lowmem prunes
• Qcache free blocks
• Qcache total blocks

當然，深入數據庫還有很多值得學習的地方。

緩存的協議支持

對web應用而言，http1.0 提供了一些很基本的緩存特性，例如在服務器側設置Expires 的http頭來告訴客戶端在重新請求文件之前緩存多久是安全的，可以通過if-modified-since 的條件請求來使用緩存。其中，發送的時間是文件最初被下載的時間，而不是即將過期的時間，如果文件沒有改變，服務器可以用304-Not Modified 來應答。客戶端收到304代碼，就可以使用緩存的文件版本了?？蛻舳丝梢栽O置Pragma:no-cache從服務器之間獲取內容。

Http 1.1有了較大的增強，緩存系統被形式化了，引入了實體標簽e-tags,是文件或對象的唯一標識。這意味著可以請求一個資源、提供所持有的文件，然后詢問服務器這個文件是否有變化。如果某一個文件的e-tag 是有效的，服務器會生成304-Not Modified 應答，并提供正確文件的e-tag，否則，發送200-OK應答。以瀏覽器為例的示意圖如下：

關于HTTP2.0中有關緩存的技術，還有待研究。

總而言之，緩存——cache，是一種挺復雜的技術，除了應用場景之外，更進一步，還要理解命中，Cache Miss，存儲成本，索引成本，失效，替代策略等諸多概念，進而了解緩存算法，分布式緩存及其同步，多級緩存的設計......真正的掌握緩存技術。

【本文來自51CTO專欄作者老曹的原創文章，作者微信公眾號：喔家ArchiSelf,id:wrieless-com】