缓存命中率是什么,如何提高缓存命中率?

缓存命中率:通常来讲,缓存的命中率越高则表示使用缓存的收益越高,应用的性能越好(响应时间越短、吞吐量越高),抗并发的能力越强。

命中:可以直接通过缓存获取到需要的数据。

不命中:无法直接通过缓存获取到想要的数据,需要再次查询数据库或者执行其它的操作。原因可能是由于缓存中根本不存在,或者缓存已经过期。

什么情况下适合使用缓存:

  1. 缓存适合"读多写少"的业务场景,反之,使用缓存的意义其实并不大,命中率会很低。

  2. 业务需求决定了对时效性的要求,直接影响到缓存的过期时间和更新策略。时效性要求越低,就越适合缓存。在相同key和相同请求数的情况下,缓存时间越长,命中率会越高。

  3. 对于低并发低流量的应用而言,引入缓存并不会带来性能的显著提升,反而会带来应用的复杂度以及极高的运维成本。

如何提高缓存的命中率:

  1. 通常情况下,缓存的粒度越小,命中率会越高。当缓存单个对象的时候(例如:单个用户信息),只有当该对象对应的数据发生变化时,我们才需要更新缓存或者让移除缓存。当其他地方也需要获取单个用户信息的情况
    可以直接命中缓存,这样更加灵活,缓存的命中率也会更高

  2. 缓存的更新/过期策略也直接影响到缓存的命中率。当数据发生变化时,直接更新缓存的值会比移除缓存(或者让缓存过期)的命中率更高,当然,系统复杂度也会更高。

  3. 缓存的容量有限,则容易引起缓存失效和被淘汰,采用分布式缓存则容易扩展,不同的缓存框架或中间件,其效率和稳定性也是存在差异的。

  4. 应用尽可能的通过缓存直接获取数据,并避免缓存失效,需要在业务需求,缓存粒度,缓存策略,技术选型等各个方面去通盘考虑并做权衡,
    尽可能的聚焦在高频访问且时效性要求不高的热点业务上,通过缓存预加载(预热)、增加存储容量、调整缓存粒度、更新缓存等手段来提高命中率。

### 提高缓存命中率的概念 提高缓存命中率是指通过各种手段使得更多的请求能够从缓存中获取所需的数据,而不是每次都访问原始数据源。这不仅减少了延迟还减轻了服务器负载,从而显著提升系统的整体性能。 对于CPU缓存而言,其多级结构设计旨在平衡速度与容量之间的关系,在不同级别的缓存间合理分配资源可以有效改善缓存效率[^1]。当应用程序频繁使用的数据被存储于更靠近处理器的核心缓存内时,则可极大程度上减少内存访问次数并加快处理速度。 针对数据库中的冗余信息问题,及时清除不再需要或很少使用的记录有助于腾出宝贵的缓存空间给更重要的查询结果留位子,进而间接提高缓存的有效利用率[^2]。 在网络传输方面,CDN(内容分发网络)利用地理分布式的节点来缓存静态文件如图片、样式表等,并依据预设策略决定何时更新本地副本。为了进一步增强这种机制的效果,可以通过调整HTTP协议里的`Cache-Control`头部参数来控制浏览器及其他中间代理的行为模式;例如适当延长某些不常变动网页组件的最大生存期(TTL),允许它们长时间驻留在客户端设备里而不必重新下载,以此达到更高的缓存命中比例[^3]。 ```python import time def cache_decorator(func): cached_results = {} def wrapper(*args, **kwargs): key = str(args) + str(kwargs) if key not in cached_results or is_expired(cached_results[key]['timestamp']): result = func(*args, **kwargs) cached_results[key] = {'value': result, 'timestamp': int(time.time())} else: print("Returning cached data.") return cached_results[key]['value'] return wrapper @cache_decorator def expensive_function(x): """模拟耗时操作""" time.sleep(2) return x * 2 expensive_function(5) ```
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