面试题：Redis在新闻网站中的缓存失效策略与性能优化

Question

新闻网站使用Redis缓存，假设新闻有不同的时效性，如热门新闻时效性长，普通新闻时效性短。请阐述如何设计缓存失效策略，既能保证缓存命中率，又能合理利用内存，同时说明这样设计对性能的影响及优化方法。

Answer 1

缓存失效策略设计

1. 设置不同的过期时间：
   • 对于热门新闻，由于其时效性长，可以设置相对较长的过期时间，例如数小时甚至一天。这样可以减少热门新闻在缓存中的频繁失效，提高缓存命中率。
   • 对于普通新闻，设置较短的过期时间，比如几分钟到半小时不等。因为普通新闻热度消散较快，及时让其缓存失效可以释放内存空间。
2. 使用惰性删除和定期删除结合：
   • 惰性删除：当客户端访问缓存时，检查键是否过期，如果过期则删除该键并返回空值。这样可以避免在缓存中有大量过期键时，每次写操作都去检查过期键，从而减少对写性能的影响。
   • 定期删除：Redis会定期随机抽取一定数量的键进行检查，如果发现过期则删除。通过合理调整定期删除的频率和每次检查的键的数量，可以在不影响太多性能的情况下，有效清理过期键，释放内存。

对性能的影响

1. 缓存命中率方面：
   • 合理设置不同新闻的过期时间，能让热门新闻长时间保留在缓存中，提高缓存命中率，减少数据库查询次数。对于读操作频繁的新闻网站，这可以显著提高响应速度。
   • 然而，如果过期时间设置不合理，例如热门新闻过期时间过短，会导致频繁从数据库中读取数据，降低缓存命中率。
2. 内存利用方面：
   • 通过设置较短过期时间清理普通新闻缓存，以及定期删除和惰性删除结合清理过期键，能有效控制内存使用，避免内存浪费。
   • 但如果定期删除频率过高，会增加CPU负担，影响Redis整体性能；如果频率过低，又可能导致大量过期键长时间占用内存。

优化方法

1. 动态调整过期时间：
   • 根据新闻的热度变化动态调整过期时间。例如，可以通过监控新闻的点击量、分享量等指标，当发现某条普通新闻热度突然上升，可以适当延长其过期时间；当热门新闻热度下降时，缩短其过期时间。
2. 优化定期删除策略：
   • 根据服务器的负载情况，动态调整定期删除的频率和每次检查的键的数量。例如，在服务器负载较低时，可以适当增加检查频率和每次检查的键数，更及时地清理过期键；在负载较高时，降低频率和检查数量，避免过度消耗CPU资源。
3. 使用缓存淘汰策略：
   • 当内存达到一定阈值时，Redis会根据设置的缓存淘汰策略删除部分键。可以选择适合新闻网站业务场景的策略，如volatile - lru（在设置了过期时间的键中，删除最近最少使用的键）或allkeys - lru（在所有键中，删除最近最少使用的键）。这样在内存紧张时，能优先淘汰不常用的新闻缓存，保证缓存的高效运行。