“在计算机科学领域，有两大难题。缓存失效和命名” – Phil Karlton

1、为什么要缓存？

为了提升node程序的性能，我们通常会使用缓存，来加快响应速度。官网项目，不包含数据库，所有的数据，全部通过后台接口调用，要是不使用缓存，页面的响应速度估计会慢到哭。

2、使用什么缓存？

缓存方案，从前到后基本有这么几种，LRU应用内缓存，memcache，redis应用外缓存，静态化缓存，客户端缓存。

   a. 应用内缓存，效率理论上来说是最高的，直接从应用程序的自己的内存中读取。LRU只是一种实现方案，但是，为了保证垃圾回收的效率，node应用可以使用的V8堆内存是有限的，除了存不了多少数据外，存储内存的增加，会导致运算内存的减少，影响程序的性能。同时，数据与逻辑的耦合，也使得，数据在多进程模式下很难分享并同步状态。另外，进程一旦终止，也意味着，数据同时消失。在大中型规模的应用场景中，几乎不实用。

   b,  应用外缓存，即不使用应用自身的内存，将数据存储于系统内存中，供程序调用的方式，优点很明显，不管是多进程，还是多服务器的场景都可以轻松扩展，实现数据共享，确保数据状态的一致性（注意读写分离）。memcache，redis在这里都是比较强大的，但是redis更加优秀，支持多种数据类型，拥有发布、订阅机制，可以定时备份数据到硬盘，及时停机后，也可以恢复数据。目前，aws，ali都有提供相关的redis云服务（也可自建服务）。依托于此，我们基本可以保证数据安全与服务稳定。

    c. 静态化缓存，node的服务架构中，基本会有nginx反向代理这个环节，nginx是十分优秀的静态服务器，我们将页面静态化为html文件，使得nginx可以直接响应这些文件，而不经过应用逻辑的处理，可以使得应用的响应速度，抗压，抗并发能力，稳定性大大提升。

    d. 客户端缓存，是一种前端缓存技术，通过设置响应头，在浏览器支持的条件下，浏览器会缓存页面到指定时间。这种技术，通常用于前端性能优化，于服务器而言，虽然减少了一些请求，但是对其它客户端请求，缓存效果半点没有。过期策略也得考虑清楚先。

我们用的什么方案？这个有一个演进的过程: 开始是三种方案的叠加，及 a + b + c. 应用内缓存保证速度，应用外缓存保证进程状态一致，静态缓存保证稳定性。但是，后来发现这个缓存结果太复杂了，给缓存管理带来了极大麻烦，应用内缓存的与应用外缓存，从性能提升的角度来看，理论上有一定优势，但是，区别也不大，对于要付出的管理成本而言，意义不大，所以去除了应用内缓存。

现在是 b + c，这种结构用了相当长一段时间，效果也还可以。但是，后来为了应对新品发布，将服务器移入了 vpc机房，由于服务器增加到十几台，国外，国内都有服务器，同时服务器没有公网IP，给缓存管理带来了巨大挑战，经常出现一个问题，各服务器之间的数据状态不一致，结果，就是这个机器更新了，那个机器没更新。痛定思痛，我们进一个改进方案，以解决同步问题。

如何保证同步呢？把原本存在各个服务器的数据集中起来，统一放到一个地方，中央集权。以前nginx读取静态文件，需要将这些文件放在本地目录，这就限制了我们的数据集中计划，只能放弃使用静态缓存，进而，完全使用redis缓存，而且不是本地，而是 aws的redis云服务，先由nginx来读取缓存，没有再由node生成。不同的服务器之间由于在同一个局域网内，确保了缓存数据读写的速度。国内国外的这个服务肯定统一不起来，访问速度无法保证。在统一数据的同时，也做了相当多的缓存管理改进工作，这就是接下来的问题

3、如何管理缓存？

“缓存粒度越小，控制难度越大”

缓存管理，有主动（推），被动（拉）两种方式， 1）、主动 当数据发生变更，且改变页面展示时，通知更新。通常情况下，数据的变更主要发生在CMS中，Insert，Update，Delete等操作，都会引起数据变更，进而影响前端展示，但是影响的面积有多大？各有不同的，分为，当前更新（Single），相关更新（Relate）。它的基本机制是，在CMS层面操作，在数据库层面监听，然后，通知缓存进行上述更新。

每个页面对应的缓存结构，如果，拆细了看会比较复杂（产品，类别，新闻，多语言），数据之间的关联性，组合性，会引发相关（横向）更新。同时，如果采用的是页面级别的缓存，那么，所有静态资源（css，js，fonts，img）以及文档（html）结构的变更都被看作数据更新，需要通知缓存更新。 主动（推）更新，对系统设计的整体性，一致性要求较高，变更管理成本也很高。除了时机，也要充分考虑缓存结构，粒度的设计，才能控制缓存变更面积，降低变更成本。

2）、被动 不关心数据变更，只在必要时更新缓存。更新时，从远程拉取（pull）最新数据，重新缓存起来。这种方式的，优点时避开了复杂的主动通知机制，按需更新。缺点是，更新操作要复杂一些，同时可能出现缓存更新不及时，不完全的情况。

我们的缓存管理，以页面为最高粒度，方法为中粒度，数据项为最小粒度，采用被动更新方式。原因如下： 1，我们的数据来自于各个服务端，多套CMS系统，这些服务端都没有一套成体系的数据变更通知机制。 2，数据之间的关联性，粒度，并不明晰，也会增加缓存结构设计复杂度。 3，应用的缓存结构不依赖于主动通知系统。 4，页面缓存，可以直接在nginx层面响应页面数据，提升并发响应能力。

几种key的构成( key --> value )： 页面粒度 ， key (page path) —> page html 方法粒度, key (calss_method_param.uniq) —> module data 数据项粒度，key (translate key) —> translate

通常情况下，缓存更新是页面级别的，一旦通知更新，req.cache_update 会被 变为true，应用逻辑会根据这个变量（以及应用配置），来选择是从缓存中拿数据，还是从远程重新拉取，页级缓存也意味着，一旦，页面发生数据变更，与本页面相关的所有缓存都将重新获取，简化控制难度。第一次访问程序，会到node层，并生成缓存，供nginx下次调用。

那么如何通知更新呢？基本规则是带特定的请求参数，如 url ?cache_update=true。可以通过添加快捷键，或者，可视化操作（ams，cms），来简化这个过程，当然，为了防止随意，意外更新以及攻击，需要加入参数及cookie校验等机制。拥有更新权限的人员，包括运营，程序员，产品等数据，应用管理人员。本地开发，测试，预发环境都不建议开启页面缓存设置，便于发现问题。

共享内容如何更新？ 例如，页头，页尾等，几乎每个页面必然涉及，一旦发生更新，难道，要把所有页面重新缓存一次吗？这不但效率不高，而且，容易造成程序不稳定。如果，能不能单独的更新页头呢，可以，在nginx层面有一种方案，叫做ssi（server side include）

SSI, 即服务器端包含， include标记在许多模板中都有出现，它用于引入页面包含的公共部分，<inclde file=“header.html”> ，nginx可以解析这种标记，通过内部访问，将文档包含的部分引入，并最终组合为完整文档进行响应。

那么，就可以将页面拆为几个部分，分别存储，这样更新公用部分就方便多了，当然了，没想的那么简单，需要做大量的相关工作，缓存设计，文档拆解，路径替换，node层面的文档组合等。但是，这些工作都是值得做的，只为更丝滑。

3）、一个问题：由于第一次访问时，后端并没缓存，所以，如果存在高并发的情况，第一次，会有大量请求直接到node上，node也可以应对，但没达到缓存的效果。可以采取先生成一次缓存，再开放的方式来解决。在官网目前的情况下，这种场景，只有一种，新品发布时。但是，由于我们采取了A/B发布模式（后面会介绍），缓存已经提前生成了，故不会出现这种问题。

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