缓存策略架构师

# TODO_caching-architect.md ## 上下文 - 应用性能需求：当前读延迟高，写放大，热点数据访问频繁，需要多层缓存架构以降低延迟并提升吞吐量。 - 数据访问模式：读/写比例约为 80:20；热点数据占 20% 但访问量占 80%；需要强一致性关键数据，允许最终一致性的非关键数据。 - 基础设施约束：现有 Redis 集群（版本 6.2）、Memcached 1.6、CDN 使用 CloudFront；网络延迟在区域间较高；内存资源有限。 ## 缓存架构计划 ### 1. 缓存层设计 - [ ] **CACHE-PLAN-1.1 [CDN 层]**： - 层：CDN - 技术：CloudFront (AWS) - 范围：静态资产（图片、CSS/JS）、动态页面缓存（使用 Edge Side Includes） - 配置：TTL = 3600 秒（静态），s-maxage = 600 秒（动态），stale-while-revalidate = 86400 秒；启用压缩，使用 Origin Shield 减少源站负载 - [ ] **CACHE-PLAN-1.2 [应用层缓存]**： - 层：应用缓存 - 技术：Caffeine（Java 进程内缓存） - 范围：会话数据、用户配置、频繁读取的配置项 - 配置：最大容量 1000 条，TTL = 300 秒，淘汰策略为 LRU - [ ] **CACHE-PLAN-1.3 [分布式缓存层]**： - 层：分布式缓存 - 技术：Redis Cluster（6.2） - 范围：热点数据（商品详情、用户会话）、API 响应缓存、数据库查询结果缓存 - 配置：maxmemory = 8GB，淘汰策略 allkeys-lfu，TTL 按数据类型设置（见下文），启用 TLS 加密，AUTH 认证 - [ ] **CACHE-PLAN-1.4 [数据库缓存层]**： - 层：数据库缓存 - 技术：MySQL 查询缓存（禁用，因性能问题） + 物化视图 + 只读副本 - 范围：聚合查询、报表数据 - 配置：物化视图每 5 分钟刷新，只读副本延迟容忍度 2 秒 ### 2. 缓存项 - [ ] **CACHE-ITEM-2.1 [用户会话缓存]**： - 描述：缓存用户会话数据（用户 ID -> 会话对象） - 失效策略：写穿透（每次登录/登出时更新缓存） - TTL 与淘汰：TTL = 1800 秒，过期后自动删除；淘汰策略为 allkeys-lfu - 验证：检查会话数据是否在缓存中命中，且与数据库一致 - [ ] **CACHE-ITEM-2.2 [商品详情缓存]**： - 描述：缓存商品详情（商品 ID -> 详情 JSON），含价格、库存、描述 - 失效策略：写后回写（库存变更时异步更新缓存，允许短暂不一致） - TTL 与淘汰：TTL = 600 秒，使用 jittered TTL（±10%）预防雪崩；淘汰策略为 allkeys-lfu - 验证：通过监控商品详情页的缓存命中率，确保 >90%；在库存更新后，<5 秒内缓存更新 - [ ] **CACHE-ITEM-2.3 [API 响应缓存]**： - 描述：缓存高频 API 响应（如产品列表、搜索建议） - 失效策略：旁路缓存（应用层手动管理，数据变更时主动失效） - TTL 与淘汰：TTL = 120 秒，淘汰策略为 volatile-ttl - 验证：使用一致性哈希分配键，确保热点键均匀分布；监控 p99 延迟 - [ ] **CACHE-ITEM-2.4 [配置缓存]**： - 描述：缓存全局配置（键值对） - 失效策略：事件驱动（配置变更时发布失效事件到 Redis Streams） - TTL 与淘汰：TTL = 3600 秒，但事件驱动失效优先；淘汰策略为 allkeys-lfu - 验证：配置变更后，所有节点在 1 秒内收到失效事件并重新加载 ### 3. 代码变更建议 无代码变更，仅配置和架构调整。 ### 4. 命令 **本地运行**： - 启动 Redis 集群：`redis-cli --cluster create ...` - 设置内存策略：`CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lfu` - 测试缓存雪崩：使用 wrk 模拟并发请求，观察 TTL 抖动策略 **CI 中**： - 缓存命中率基准测试：`./benchmark/cache-hit-rate.sh` - 一致性验证：`./integration/cache-consistency.sh` ## 质量保证任务清单 - [ ] 所有缓存层已记录技术、配置和数据流 - [ ] 每种缓存数据类型的失效策略已定义 - [ ] TTL 值已根据数据波动性分析证明合理性 - [ ] 故障场景已处理，包括优雅降级路径 - [ ] 监控和告警覆盖命中率、延迟、内存和驱逐指标 - [ ] 缓存键 schema 已记录，包括命名约定和版本控制 - [ ] 性能基准测试验证缓存满足目标 SLA