面试题：缓存设计之中等难度：内存缓存与分布式缓存的选择

Question

在一个高并发的电商系统中，部分商品信息需要缓存。假设系统的流量主要集中在首页商品展示和商品详情页，首页展示的商品信息更新频率较低（每天一次），商品详情页的信息更新频率相对较高（每小时一次）。请分析在这种场景下，内存缓存和分布式缓存分别有哪些优势和劣势，并阐述你会如何选择缓存方式以及理由。

Answer 1

内存缓存

• 优势：
  • 速度极快：数据存储在内存中，访问时无需进行网络通信，能极大减少响应时间，适合高并发场景下快速获取首页商品展示数据，提升用户体验。
  • 架构简单：部署和维护相对容易，开发成本较低，对于首页这种更新频率低的数据缓存，简单的内存缓存足以满足需求。
• 劣势：
  • 容量有限：受服务器内存大小限制，如果缓存数据量过大，可能导致内存溢出，难以应对商品详情页相对频繁更新且数据量可能较大的缓存需求。
  • 不具备扩展性：单机内存缓存无法轻易扩展，当系统流量增长，缓存需求增加时，难以通过简单方式提升缓存性能。
  • 数据可靠性低：服务器重启或故障时，内存中的缓存数据会丢失，对于商品详情页每小时更新一次的数据，丢失缓存可能影响业务。

分布式缓存

• 优势：
  • 高可扩展性：可以通过增加缓存节点来应对不断增长的缓存需求和系统流量，适合电商系统随着业务发展而进行的扩展，能很好满足商品详情页的缓存需求。
  • 大容量：多个节点共同提供缓存服务，理论上可缓存的数据量几乎不受限制，能处理商品详情页可能出现的大量数据缓存。
  • 数据可靠性高：通过数据复制和分布式存储，即使部分节点出现故障，数据也不会丢失，保证商品详情页数据缓存的稳定性。
• 劣势：
  • 引入网络开销：节点间通信以及客户端与缓存节点通信都需要网络传输，相比内存缓存，会增加一定的延迟，对首页商品展示这种对响应速度要求极高的场景不太友好。
  • 架构复杂：部署、维护和管理难度较大，需要处理缓存集群的一致性、数据分布等问题，开发成本较高。

缓存方式选择及理由

对于首页商品展示，选择内存缓存。因为首页商品信息更新频率低，对响应速度要求极高，内存缓存的高速访问和简单架构能很好满足快速展示商品信息的需求，提升用户体验。

对于商品详情页，选择分布式缓存。虽然它存在网络开销和架构复杂的问题，但商品详情页信息更新频率相对较高且数据量可能较大，分布式缓存的高可扩展性、大容量和高可靠性能够确保商品详情数据的稳定缓存，满足业务需求。