طراحی سیستم 02 – ذخیره سازی: هنر راضی نگه داشتن کاربران بدون عرق کردن

مقدمه:

حافظه پنهان سس مخفی برای سرعت بخشیدن به طراحی سیستم است. مانند این است که تنقلات مورد علاقه خود را روی میز آشپزخانه قرار دهید — دسترسی به آن آسان است و در زمان (و سفرها) صرفه جویی می کند. در اینجا آمده است که چگونه کش کردن سیستم شما را به یک ماشین با روغن کاری خوب و سریع تبدیل می کند.

1. چرا کش؟ چون هیچ کس انتظار را دوست ندارد

• هدف: بار روی پایگاه داده اولیه خود را کاهش دهید و زمان پاسخگویی را بهبود بخشید. کاربران آنچه را که نیاز دارند سریع‌تر دریافت می‌کنند و پایگاه داده شما دچار شکست می‌شود.
• مقایسه: مثل نوشتن یادداشت روی دستتان در طول امتحان است—نیازی نیست هر بار کل کتاب درسی را زیر و رو کنید.

2. انواع حافظه پنهان: انتخاب محل مناسب برای میان وعده ها

• کش پایگاه داده: داده هایی که اغلب به آنها دسترسی دارند را مستقیماً در لایه DB ذخیره می کند. دسترسی سریع بدون ضربه زدن به پایگاه داده اصلی.
  • بهترین برای: آیتم های با واریانس کم و خوانده شده بالا (به عنوان مثال، جزئیات محصول، نمایه های محبوب).

• کش درون حافظه: داده ها را در حافظه دسترسی سریع (Redis، Memcached) ذخیره می کند. فوق العاده سریع، مانند جت پک برای داده های شما.

  • بهترین برای: موارد پرترافیک یا چیزهایی که کاربران مکرراً به آنها دسترسی دارند، مانند نتایج جستجو.

• CDN (شبکه تحویل محتوا): محتوای ایستا را از نظر جغرافیایی نزدیک به کاربران ذخیره می کند.

  • بهترین برای: تصاویر، CSS، فایل‌های جاوا اسکریپت برای وب‌سایت‌های با دسترسی جهانی (مانند YouTube یا سایت‌های خبری).

3. استراتژی های کش: چون هیچ راه درستی وجود ندارد

• کش به کنار: داده‌ها فقط در صورت درخواست به حافظه پنهان می‌روند و در صورت عدم وجود از DB دریافت می‌شوند.
  • مثال: نماهای نمایه کاربر—اگر در حافظه پنهان نیست، آن را از DB دریافت کرده و ذخیره کنید.

• نوشتن از طریق: داده ها به طور همزمان در حافظه پنهان و DB نوشته می شوند. برای قوام عالی است اما گران تر است.

• بازنویسی: داده ها در حافظه پنهان به روز می شوند و در نهایت به DB ارسال می شوند. سریع، اما در صورت از کار افتادن حافظه پنهان، خطرناک تر است.

4. سیاست های انقضای حافظه پنهان: تازگی مهم است

• TTL (زمان برای زندگی): به طور خودکار داده ها را پس از یک زمان مشخص حذف می کند (برای اخبار یا موضوعات پرطرفدار عالی است).
• LRU (کمترین استفاده اخیر): قدیمی ترین داده های استفاده نشده را برای خالی کردن فضا بیرون می کند.
• LFU (کمترین استفاده از آن): حفظ مواردی که اغلب به آنها دسترسی دارند را در اولویت قرار می دهد.
  • دنیای واقعی: آن را به عنوان تمیز کردن یخچال خود در نظر بگیرید – قبل از باز کردن ماست جدید، شیر تاریخ مصرف گذشته را دور بریزید.

5. مشکلات ذخیره سازی: این همه نور و سرعت نیست

• Cache Misses: زمانی که داده های درخواستی در حافظه پنهان نیست و باید به DB بروید. آهسته است، اما این اتفاق می افتد.
• عدم اعتبار کش: حیله گر! اطمینان از داشتن داده های حافظه پنهان و DB یکسان می تواند یک عمل متعادل کننده باشد.
  • دنیای واقعی: مثل تمیز کردن بعد از مهمانی است. گاهی اوقات تنقلات قدیمی پیدا می کنید، اما ترجیح می دهید فورا آنها را پرتاب کنید.

6. موارد استفاده در دنیای واقعی

• تجارت الکترونیک: سرعت بارگیری صفحه محصول با ذخیره مواردی که اغلب مشاهده می شوند را افزایش دهید.
• رسانه های اجتماعی: نمایه های کاربر محبوب و محتوای فید را در حافظه پنهان ذخیره کنید تا بازدیدهای DB کاهش یابد.
• جریان: شبکه‌های تحویل محتوا (CDN) فایل‌های رسانه‌ای را نزدیک‌تر به کاربران ذخیره می‌کنند و زمان بارگذاری و تاخیر را کاهش می‌دهند.

نکته بسته شدن: ذخیره سازی در حافظه پنهان مانند قهوه برای برنامه شما است — سرعت را افزایش می دهد، کاربران را راضی نگه می دارد و در منابع شما صرفه جویی می کند. اما بیش از حد آن؟ همه چیز ممکن است پریشان (و به طور بالقوه آشفته) شود. کش هوشمندانه!

به سلامتی🥂