I. Giới thiệu
Khi ứng dụng của bạn chạy chậm, nhiều người thường nghĩ đến việc sử dụng cache để cải thiện hiệu suất. Tuy nhiên, việc triển khai cache một cách hiệu quả và chính xác là một thách thức không nhỏ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá 5 chiến lược caching phổ biến, phân tích ưu nhược điểm của từng phương pháp và cách áp dụng chúng vào thực tế nhằm tối ưu hóa hiệu suất hệ thống của bạn.
II. Chiến Lược Đọc Dữ Liệu
2.1. Cache-aside (lazy load)
Chiến lược cache-aside được thực hiện với nguyên tắc chỉ lưu cache khi cần thiết. Khi có yêu cầu đọc mà cache không có dữ liệu, ứng dụng sẽ truy xuất dữ liệu từ nguồn gốc (ví dụ: database) và lưu vào cache.
Quy trình hoạt động:
- Người dùng yêu cầu thông tin sản phẩm.
- Nếu có dữ liệu trong cache, trả về dữ liệu ngay.
- Nếu không có (cache miss), ứng dụng sẽ lấy dữ liệu từ database và lưu vào cache cho lần sau.
Ưu điểm:
- Khả năng chịu lỗi cao: Nếu cache gặp sự cố, ứng dụng vẫn có thể truy xuất dữ liệu từ database.
- Tính linh hoạt cao: Có thể tùy chỉnh cách lưu trữ trong cache khác với mô hình dữ liệu trong database.
Nhược điểm:
- Độ trễ ban đầu: Lần đầu truy cập dữ liệu có thể gây ra độ trễ.
- Quản lý phức tạp: Cần phải quản lý cả cache và database cùng một lúc.
- Khó đảm bảo tính nhất quán giữa cache và database.
2.2. Read-through
Chiến lược read-through cho phép ứng dụng tự động lấy dữ liệu từ database vào cache mà không cần sửa đổi mã nguồn.
Quy trình hoạt động:
- Ứng dụng yêu cầu dữ liệu từ cache.
- Nếu dữ liệu không có trong cache, cache tự động lấy từ database và lưu vào cache.
Ưu điểm:
- Đơn giản hóa mã nguồn ứng dụng.
- Tăng tốc độ truy xuất dữ liệu.
Nhược điểm:
- Vấn đề về độ tin cậy nếu cache gặp sự cố.
- Giới hạn tính linh hoạt trong việc quản lý dữ liệu khác nhau.
III. Chiến Lược Ghi Dữ Liệu
3.1. Write-through
Write-through thực hiện đồng thời việc ghi dữ liệu vào cả cache và database, đảm bảo tính nhất quán.
Ưu điểm:
- Giảm độ phức tạp trong quy trình ghi dữ liệu.
- Đảm bảo tính nhất quán của dữ liệu giữa cache và database.
Nhược điểm:
- Hiệu suất có thể bị giảm khi ghi dữ liệu.
- Khó xử lý lỗi nếu một trong hai thao tác thất bại.
3.2. Write-back (write-behind)
Trong write-back, dữ liệu được ghi vào cache trước và sau đó được ghi vào database theo chu kỳ, cải thiện hiệu suất ghi.
Ưu điểm:
- Giảm độ trễ khi ghi dữ liệu.
- Tăng khả năng chống chịu lỗi.
Nhược điểm:
- Dữ liệu chưa đồng bộ trong khoảng thời gian ghi.
- Nguy cơ mất dữ liệu nếu cache gặp sự cố.
3.3. Write-around
Write-around ghi dữ liệu vào database mà không cập nhật cache ngay lập tức. Dữ liệu sẽ chỉ vào cache khi có yêu cầu đọc.
Ưu điểm:
- Tiết kiệm bộ nhớ cache cho dữ liệu không thường xuyên truy cập.
- Tính linh hoạt cao.
Nhược điểm:
- Tăng độ phức tạp và khả năng cache miss lần đầu.
IV. Kết Hợp Các Phương Pháp
Các chiến lược cache có thể kết hợp với nhau để tối ưu hóa hiệu suất. Một số kết hợp phổ biến bao gồm:
- Cache-aside & write-around: Tối ưu hóa thao tác đọc và giảm áp lực ghi vào cache.
- Read-through & write-through: Giúp đảm bảo tính nhất quán cho cả đọc và ghi.
V. Kết Luận
Để chọn chiến lược caching phù hợp, bạn cần cân nhắc các yếu tố như yêu cầu hệ thống, mẫu truy cập dữ liệu và tài nguyên có sẵn. Những lựa chọn đúng đắn sẽ giúp bạn tối ưu hóa được hiệu suất và tính ổn định của hệ thống.
✏️ Theo dõi System Design VN: https://fb.com/groups/systemdesign.vn
📚 Tài liệu khác: https://roninhub.com/tai-lieu
🎬 Youtube: https://youtube.com/@ronin-engineer
source: viblo
