面试题：缓存设计之中等难度：缓存监控指标的选择

Question

在构建缓存监控与告警系统时，你认为需要重点监控哪些缓存相关指标？请至少列举5个，并简要说明每个指标对于评估缓存性能和健康状态的意义。

Answer 1

1. 命中率（Hit Rate）：
   • 意义：缓存命中率是指缓存命中次数与总请求次数的比率。高命中率表明缓存有效工作，大量请求的数据可直接从缓存获取，减少了后端数据源的负载，提升了系统响应速度。若命中率过低，可能意味着缓存策略不合理，如缓存数据过期时间设置不当，或者缓存容量过小，导致频繁的缓存未命中，需要从后端数据源获取数据，影响系统性能。
2. 缓存容量使用情况（Cache Capacity Utilization）：
   • 意义：反映了当前缓存已使用容量占总容量的比例。了解该指标有助于评估缓存是否有足够的空间存储新数据。若容量使用率接近100%，可能导致新数据无法正常缓存，出现缓存淘汰频繁的情况，影响缓存命中率和系统性能。合理的容量使用情况应根据业务数据量和增长趋势来调整，以确保缓存既能充分利用空间，又不会因空间不足影响性能。
3. 缓存写入速率（Write Rate）：
   • 意义：表示单位时间内写入缓存的数据量。过高的写入速率可能导致缓存性能瓶颈，特别是在缓存存储介质I/O性能有限的情况下。如果写入速率持续超出缓存系统的处理能力，可能会导致数据写入延迟，甚至丢失数据。监控写入速率有助于及时发现业务写入量的异常增长，以便提前规划缓存扩展或优化写入策略。
4. 缓存读取速率（Read Rate）：
   • 意义：指单位时间内从缓存读取的数据量。读取速率反映了系统对缓存数据的访问频率。如果读取速率过高且缓存命中率良好，说明缓存对业务支持效果佳；但如果读取速率高而命中率低，可能是缓存数据分布不合理或者缓存过期策略有问题。同时，过高的读取速率也可能对缓存系统造成压力，需要评估缓存架构是否能够承载。
5. 缓存数据过期情况（Cache Expiration）：
   • 意义：包括过期数据的数量、过期时间分布等。合理的过期策略对于缓存性能至关重要。如果大量数据同时过期，可能导致短时间内缓存命中率急剧下降，后端数据源压力骤增。监控缓存数据过期情况，可以及时发现过期策略是否符合业务需求，如是否存在某些数据过期时间设置过长，导致数据更新不及时，或者过期时间过短，频繁从后端数据源获取数据影响性能等问题。
6. 缓存连接数（Connection Count）：
   • 意义：体现了当前与缓存服务器建立的连接数量。连接数过高可能导致缓存服务器资源耗尽，影响其正常服务。特别是在多应用或多线程并发访问缓存时，如果连接管理不当，可能出现连接泄漏等问题，导致连接数不断攀升。监控缓存连接数有助于及时发现连接管理方面的问题，优化应用与缓存的交互方式，确保缓存服务器稳定运行。