【进阶篇-消息队列】——如何使用缓存来减少磁盘IO

本文来源：极客时间vip课程笔记

一、引入前提

• 现代的消息队列，都使用磁盘文件来存储消息。

1.1、磁盘优点

• 磁盘是一个持久化的存储，即使服务器掉电也不会丢失数据。绝大多数用于生产系统的服务器，都会使用多块儿磁盘组成磁盘阵列，这样不仅服务器掉电不会丢失数据，即使其中的一块儿磁盘发生故障，也可以把数据从其他磁盘中恢复出来。
• 磁盘很便宜，这样我们就可以用比较低的成本，来存储海量的消息。所以，不仅仅是消息队列，几乎所有的存储系统的数据，都需要保存到磁盘上。

1.2、磁盘缺点

• 磁盘它有一个致命的问题，就是读写速度很慢。它有多慢呢？一般来说 SSD（固态硬盘）每秒钟可以读写几千次，如果说我们的程序在处理业务请求的时候直接来读写磁盘，假设处理每次请求需要读写 3～5 次，即使每次请求的数据量不大，你的程序最多每秒也就能处理 1000 次左右的请求。

1.3、内存

• 内存的随机读写速度是磁盘的 10 万倍！所以，使用内存作为缓存来加速应用程序的访问速度，是几乎所有高性能系统都会采用的方法。

1.4、缓存

• 缓存的思想很简单，就是把低速存储的数据，复制一份副本放到高速的存储中，用来加速数据的访问。缓存使用起来也非常简单，很多同学在做一些业务系统的时候，在一些执行比较慢的方法上加上一个 @Cacheable 的注解，就可以使用缓存来提升它的访问性能了。
• 但是，你是否考虑过，采用 @Cacheable 注解的方式缓存的命中率如何？或者说怎样才能提高缓存的命中率？缓存是否总能返回最新的数据？如果缓存返回了过期的数据该怎么办？接下来，我们一起来通过学习设计、使用缓存的最佳实践，找到这些问题的答案。

二、选择只读缓存还是读写缓存

• 使用缓存，首先你就会面临选择读缓存还是读写缓存的问题。他们唯一的区别就是，在更新数据的时候，是否经过缓存。
• 我们之前的章节讲到 Kafka 使用的 PageCache，它就是一个非常典型的读写缓存。操作系统会利用系统空闲的物理内存来给文件读写做缓存，这个缓存叫做 PageCache。应用程序在写文件的时候，操作系统会先把数据写入到 PageCache 中，数据在成功写到 PageCache 之后，对于用户代码来说，写入就结束了。