面试题：缓存设计之社交网络Feed流缓存架构

Question

在社交网络Feed流场景下，假设你要设计一个简单的缓存系统，请描述整体的缓存架构，包括使用哪些缓存类型（如Redis的不同数据结构等）以及它们分别用于缓存什么数据，并且说明这样设计的好处。

Answer 1

缓存架构设计

1. 使用Redis作为缓存系统：Redis具备高性能、丰富的数据结构以及支持分布式部署等优点，非常适合社交网络Feed流场景。
2. 缓存类型及用途
   • 哈希表（Hash）
     • 用途：用于缓存用户的基本信息，例如用户名、头像URL、简介等。每个用户可以作为一个哈希表，表中的字段为用户信息的具体项，对应的值为信息内容。同时，也可以用来缓存单个Feed项的详细信息，如Feed的文本内容、发布时间、作者ID等。以Feed ID作为哈希表的键，各项信息作为字段和值。
     • 好处：方便对用户或Feed的相关信息进行整体的存储和获取，操作简单高效。并且哈希表结构支持部分更新，当用户信息或Feed内容有小部分变动时，无需重新写入整个数据，减少了带宽和存储的开销。
   • 有序集合（Sorted Set）
     • 用途：主要用于缓存用户的Feed流列表。以用户ID作为有序集合的键，每个Feed项的ID作为集合中的成员，而Score值可以设置为Feed的发布时间（或者根据热度计算得出的分数等）。这样可以根据Score值对Feed进行排序，方便获取用户最新或最热门的Feed流。
     • 好处：能够按照特定顺序（如时间顺序或热度顺序）存储和检索数据，满足社交网络Feed流按序展示的需求。同时，有序集合提供了丰富的查询操作，如获取指定范围的成员，这对于分页展示Feed流非常有用。
   • 列表（List）
     • 用途：可以用于缓存最近热门的Feed话题列表。新的热门话题产生时，将话题相关信息（如话题ID、话题名称等）添加到列表的头部。也可用于缓存用户的消息通知列表，新的通知消息添加到列表头部。
     • 好处：列表结构适合实现简单的队列和栈操作，对于需要按顺序存储和处理的数据非常方便。在热门话题场景下，通过从列表头部读取数据，可以优先展示最新产生的热门话题；在消息通知场景下，同样可以从头部获取最新通知。
   • 字符串（String）
     • 用途：用于缓存一些简单的配置信息，比如Feed流每页展示的数量、是否开启某些特殊功能的开关等。也可以用于缓存一些临时的统计数据，例如当前在线用户数等。
     • 好处：简单直接，存储和读取速度快。对于简单的配置和统计信息，使用字符串类型可以避免引入复杂的数据结构，节省内存空间。

整体设计的好处

1. 提高系统性能：通过将常用数据缓存到Redis中，减少了对后端数据库的访问次数，大大提高了系统的响应速度，使得用户能够快速获取到Feed流数据。
2. 降低数据库负载：大量的读请求由缓存承担，数据库只需要处理缓存未命中的请求以及数据的更新操作，有效降低了数据库的压力，提高了数据库的稳定性和可用性。
3. 灵活的数据管理：利用Redis不同的数据结构，可以根据数据的特点和使用场景进行合理的存储和管理，便于对数据进行各种操作，如排序、分页、部分更新等，更好地满足社交网络Feed流复杂的业务需求。
4. 易于扩展：Redis支持分布式部署，可以通过增加节点的方式来提高缓存系统的存储容量和处理能力，以适应社交网络用户量和数据量不断增长的情况。