面试题：缓存设计 - 缓存与搜索引擎集成的基本架构

Question

请描述一下缓存与搜索引擎集成的基本架构，包括缓存层与搜索引擎层之间的数据交互流程，以及在这个架构中，缓存主要承担哪些功能以提升搜索引擎的性能。

Answer 1

缓存与搜索引擎集成的基本架构

1. 分层架构：通常分为缓存层和搜索引擎层。缓存层一般使用如 Redis 等高速键值对存储系统，位于应用程序和搜索引擎之间。搜索引擎层则采用成熟的搜索引擎，如 Elasticsearch 等。
2. 数据流向：应用程序发起搜索请求，首先到达缓存层。如果缓存中存在匹配的结果，则直接返回给应用程序；若不存在，则将请求转发至搜索引擎层。搜索引擎处理请求并返回结果，缓存层将该结果缓存起来，同时返回给应用程序。

缓存层与搜索引擎层之间的数据交互流程

1. 请求阶段：应用程序向缓存层发送搜索请求，缓存层根据请求的唯一标识（如查询字符串）检查缓存中是否有相应结果。
2. 命中缓存：若命中，直接返回缓存的结果给应用程序，无需与搜索引擎交互。
3. 未命中缓存：缓存层将请求转发给搜索引擎。搜索引擎进行索引查找、相关性计算等操作，生成搜索结果并返回给缓存层。
4. 缓存更新：缓存层收到搜索引擎返回的结果后，将结果按照一定的缓存策略（如 LRU - 最近最少使用）存储在缓存中，以便后续相同请求能够直接命中缓存。

缓存提升搜索引擎性能的功能

1. 减轻负载：对于频繁出现的搜索请求，缓存可以直接响应，避免搜索引擎重复处理相同请求，降低搜索引擎的负载，使其能更高效地处理其他复杂或新的请求。
2. 加速响应：由于缓存的读写速度远高于搜索引擎查询速度，能够显著缩短应用程序获取搜索结果的时间，提升用户体验。
3. 应对突发流量：在流量高峰时，缓存可以吸收大量重复请求，防止搜索引擎因瞬间高并发请求而性能下降甚至崩溃，增强系统的稳定性和可靠性。