面试题：Cassandra键缓存更新策略基础

Question

请简述Cassandra键缓存常见的更新策略有哪些，以及它们在一般读写场景下对性能的影响。

Answer 1

Cassandra键缓存常见更新策略

1. LRU（Least Recently Used）：即最近最少使用策略。当缓存已满，需要淘汰数据时，会选择最长时间未被使用的键值对淘汰。这种策略基于一个假设，即最近使用过的数据在未来更有可能再次被使用，而长时间未使用的数据再次使用的概率较低。
2. LFU（Least Frequently Used）：最少频率使用策略。它会记录每个键值对的使用频率，当缓存空间不足需要淘汰数据时，优先淘汰使用频率最低的键值对。该策略认为使用频率低的数据在未来使用的可能性也较低。

对一般读写场景下性能的影响

1. LRU在读写场景下的性能影响
   • 读场景：由于LRU策略倾向于保留最近使用的数据，在具有时间局部性的读模式下，缓存命中率较高。例如，在一些周期性查询相同数据的场景中，LRU能很好地适应，使得频繁读取的数据能一直保留在缓存中，减少磁盘I/O操作，从而提高读性能。然而，如果读模式没有明显的时间局部性，数据访问较为随机，LRU可能频繁地淘汰有用的数据，导致缓存命中率下降，性能降低。
   • 写场景：每次写入新数据时，如果缓存已满，可能会淘汰最近最少使用的键值对。如果写入操作频繁且写入的数据与之前读取的数据关联性不大，可能会频繁触发缓存淘汰，影响写性能。但如果写入的数据在后续读取概率较高，LRU策略能将新写入数据保留在缓存中，对后续读操作有益。
2. LFU在读写场景下的性能影响
   • 读场景：LFU策略依据使用频率来管理缓存，对于访问频率稳定且区分度较大的读工作负载，LFU能有效区分经常访问和很少访问的数据，将高频数据保留在缓存中，提高缓存命中率和读性能。但在一些突发的短期热点数据访问场景下，LFU可能无法及时将这些短期高频数据提升到缓存中，因为它统计的是长期的使用频率，从而影响读性能。
   • 写场景：每次写入新数据时，LFU将新数据的使用频率初始化为1。如果写入操作频繁且写入的数据后续很少被读取，这些低频数据会占用缓存空间，导致缓存空间利用效率降低，影响写性能。而如果写入的数据后续会成为高频读取数据，LFU能逐渐将其保留在缓存中，对后续读操作有积极影响。