面试题：缓存设计 - 游戏服务器缓存架构

Question

在游戏服务器中，假设要设计一个缓存系统来存储玩家的实时数据（如金币数量、等级等），请描述你会采用怎样的缓存架构，包括使用哪种缓存策略（如LRU、FIFO等）以及缓存的读写流程。

Answer 1

缓存架构

1. 缓存类型选择：考虑使用内存型缓存，如 Redis。它具有高性能、支持多种数据结构的特点，适合存储玩家实时数据。同时其单线程模型和高效的内存管理机制，能快速响应读写请求。
2. 集群部署：为保证高可用性和扩展性，采用 Redis Cluster 集群模式。多节点部署，数据通过哈希槽分散存储在各个节点上，提高缓存的读写性能和存储容量，并且某个节点故障时，集群能继续提供服务。

缓存策略

采用 LRU（Least Recently Used）策略。游戏中玩家实时数据使用频率具有一定的时间局部性，最近频繁访问的玩家数据在未来可能再次被访问。LRU 策略能在缓存空间不足时，淘汰最长时间未被使用的数据，保证热数据留在缓存中，提高缓存命中率。

缓存读写流程

1. 读流程：
   • 应用程序发起读取玩家实时数据请求。
   • 先查询 Redis 缓存，根据玩家唯一标识（如玩家 ID）构建缓存键。
   • 如果缓存命中，直接返回缓存中的数据给应用程序，完成读取操作。
   • 如果缓存未命中，从数据库读取玩家数据，将数据写入 Redis 缓存，并返回数据给应用程序。
2. 写流程：
   • 应用程序发起更新玩家实时数据请求。
   • 先更新 Redis 缓存中对应玩家的数据，保证缓存数据的实时性。
   • 同时将更新操作异步写入数据库，确保数据的持久化。这样可以减少数据库直接写入的压力，提高系统整体的响应速度。