計算機緩存也就是通常說的Cache，對計算機編程有所了解的應該都知道，緩存常與Redis聯(lián)系在一起，但是Redis僅僅是應用中的一部分。

1、瀏覽器緩存

瀏覽器面對的問題是網(wǎng)絡訪問的速度遠遠低于本地訪問的速度，每次都訪問造成網(wǎng)絡開銷太大，于是就增加了一個中間層：開辟“緩存”區(qū)域，緩存JS, HTML, CSS，圖片等各種文件。瀏覽器遵循一定的規(guī)則來判斷什么時候用緩存中的文件，什么時候去訪問服務器的新文件。在服務器發(fā)給瀏覽器的響應中，有expires, max-age, last-modified等，Header， expires 和 max-age 定義了一個資源的過期時間， last-modified和Etag用來檢查一個資源在服務器端有沒有變化。

瀏覽器緩存示意圖

流程如下：

地址欄中輸入網(wǎng)址，按回車以后瀏覽器會使用Expires，max-age來查看本地緩存的內(nèi)容是否失效，如果沒有，就直接使用 。

瀏覽器刷新按鈕的時候瀏覽器不再考慮Expires，max-age， 而是把Last-Modified / ETag 發(fā)到服務器去，問問服務器，這個文件有更新沒有？如果沒有，那就用本地緩存的文件，如果有更新，用服務器端最新的。

強制刷新的時候不使用任何緩存，直接向服務器發(fā)出新請求。

數(shù)據(jù)配置項

2、CDN

如果客戶端離服務器距離比較遠，網(wǎng)速會慢，體驗會差；海量的用戶給后端服務器帶來巨大壓力，所以CDN就采用了就近訪問的方案：把后端服務器的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)復制多份，挪到離客戶端比較近的“服務器中，不但減少了訪問的時間，還大大降低了 “中央”服務器的負載。 瀏覽器緩存和CDN是配合使用的， 瀏覽器的本地緩存失效以后，就需要向后端服務器來獲取了，但是如果系統(tǒng)有CDN，瀏覽器還可以就近訪問CDN，這樣用戶體驗就不會差。

是否使用CDN對比

3、Page Cache

操作系統(tǒng)的時間是按納秒為單位的，雖然內(nèi)存和硬盤都在同一臺機器中，沒有網(wǎng)絡開銷，但是硬盤實在是太慢，比內(nèi)存慢幾萬倍， 內(nèi)存等不及。 所以操作系統(tǒng)也增加了一個抽象層：Page cache ， 把硬盤的文件緩存在其中。 幾乎所有的文件讀寫操作都依賴Page Cache，在向硬盤寫入文件的時候，并不是直接把文件內(nèi)容寫入硬盤以后才返回的，而是寫入到內(nèi)核的Page Cache就直接返回了。 當從硬盤讀取文件時，也不是直接把數(shù)據(jù)從硬盤復制到用戶態(tài)的內(nèi)存，而是先復制到內(nèi)核的Page Cache ，然后再復制到用戶態(tài)的內(nèi)存。

4、應用程序緩存

應用程序緩存大家都很熟悉， 因為數(shù)據(jù)庫訪問速度慢，無法應對大量的并發(fā)訪問，所以增加一個緩存中間層，把最火熱的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中取出，放到快速訪問的內(nèi)存中。應用程序的緩存也是個雙刃劍，雖然提升了訪問效率， 但帶來了很多問題：

應用程序、緩存、數(shù)據(jù)庫三者關系圖

代碼變復雜

需要處理緩存和數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)一致性問題

存在穿透，雪崩等問題

應用程序緩存現(xiàn)在已經(jīng)變成了分布式的集群形式，數(shù)據(jù)管理很麻煩。

5、CPU緩存

雖說內(nèi)存速度快， 可是在CPU面前，內(nèi)存也只能屈居下風，CPU比內(nèi)存快的多得多，數(shù)據(jù)和指令必須從內(nèi)存加載到CPU才能執(zhí)行， 為了解決速度匹配問題就在CPU內(nèi)增加緩存中間層，不過必須用硬件來實現(xiàn)。

CPU、CPU緩存、內(nèi)存關系圖

CPU的緩存包括L1、L2、 L3這三級Cache，把最火熱的訪問數(shù)據(jù)放入到其中。

在L1 Cache 最靠近CPU，速度最快，可以分為指令Cache (CPU要執(zhí)行的指令)和數(shù)據(jù)Cache(指令要操作的數(shù)據(jù))。 CPU Cache 和上面提到的各種Cache比起來，小得可憐，也就是幾百K到幾M。 所以這些Cache要想發(fā)揮真正的作用，必須得依賴規(guī)矩局部性原理：

時間局部性：如果程序中的某條指令一旦執(zhí)行，則不久之后該指令可能再次被執(zhí)行；如果某數(shù)據(jù)被訪問，則不久之后該數(shù)據(jù)可能再次被訪問。

空間局部性：指一旦程序訪問了某個存儲單元，則不久之后。其附近的存儲單元也將被訪問。

總結(jié)

對于數(shù)據(jù)讀寫不匹配的問題，一般的解決辦法就是增加一個空間層，用空間的冗余來換取時間的匹配，同時要遵循下列原則：

數(shù)據(jù)的讀操作遠大于寫操作

數(shù)據(jù)計算過程比較耗時

數(shù)據(jù)是某個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)備份

數(shù)據(jù)訪問遵循“局部性原理”

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络中缓存技术,编程达人的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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