Katere strategije in vzorci predpomnenja obstajajo z Redisom?

Question

Accepted Answer

Poleg osnovnega cache-aside obstaja več **strategij predpomnenja** — cache-aside, write-through, write-behind, read-through — vsaka s svojimi kompromisi glede konsistentnosti in zmogljivosti. Razumevanje njihove narave (in politike izpodrivanja) vam pomaga načrtovati učinkovito predpomnenje.

## Cache-aside (leno nalaganje — najbolj pogosto)

```text
App checks cache → miss → load from DB → populate cache → return.
  ✓ Only requested data is cached (efficient); resilient (works if cache is down)
  ✗ First request is a miss (slower); cache can be stale until TTL/invalidation
→ The default, most common strategy.
```

## Write-through in write-behind

```text
WRITE-THROUGH → write to cache AND DB together (synchronously) on every write
  ✓ Cache always fresh/consistent  ✗ Writes are slower (two writes); caches unread data

WRITE-BEHIND (write-back) → write to cache immediately, write to DB ASYNC later
  ✓ Fast writes  ✗ Risk of data loss if cache fails before the DB write; more complex
```

## Read-through

```text
READ-THROUGH → the cache layer itself loads from the DB on a miss (abstracted)
  → app just reads from the cache; the cache handles DB loading transparently
  (similar to cache-aside but the loading logic lives in the cache layer/library)
```

## Politike izpodrivanja (ko je pomnilnik poln)

```text
When Redis hits its memory limit (maxmemory), it EVICTS keys per a policy:
  LRU (Least Recently Used)  → evict least-recently-accessed (good general default)
  LFU (Least Frequently Used)→ evict least-frequently-accessed
  TTL-based (volatile-ttl)   → evict keys closest to expiry
  random / noeviction        → random, or reject writes when full
→ allkeys-lru is a common choice for a pure cache. Set maxmemory + a policy.
```

## Izogibanje problemom predpomnenja

```text
✓ Cache STAMPEDE (many misses at once hammering the DB) → locking, staggered TTLs
✓ Stale data → appropriate TTLs + invalidation on writes
✓ Cache PENETRATION (querying non-existent keys) → cache negative results briefly
```

## Zakaj je to pomembno

Razumevanje strategij predpomnenja je dragoceno za **načrtovanje učinkovitih sistemov predpomnenja**, ki gradijo na osnovnem cache-aside, zato je to koristno znanje za delo, osredotočeno na zmogljivost.

Čeprav je cache-aside (leno nalaganje — preverjanje predpomnilnika, nalaganje iz DB-ja ob zgrešitvi, polnjenje predpomnilnika) običajna privzeta rešitev, vam razumevanje **raznolike palete strategij** omogoča izbiro prave za situacijo: **write-through** (pisanje v predpomnilnik in DB hkrati za vedno sveže predpomnenje na račun počasnejšega pisanja), **write-behind** (pisanje v predpomnilnik takoj in v DB asinkriono za hitro pisanje, vendar s tveganjem izgube podatkov), in **read-through** (plast predpomnenja transparentno naloži iz DB-ja) — vsaka s posebnimi kompromisi glede konsistentnosti in zmogljivosti, ki so pomembni za različne zahteve glede konsistentnosti in vzorcev pisanja.

Razumevanje **politik izpodrivanja** (LRU, LFU, na osnovi TTL itd. — kako se Redis odloči, katere ključe odstranitviti, ko je pomnilnik poln) je pomembno za pravilno konfiguriranje Redisa kot predpomnilnika (nastavljanje `maxmemory` in ustrezne politike, kot je `allkeys-lru` za čist predpomnilnik), da se obnaša dobro pod pritiskom pomnilnika.

Znanje, kako **izogniti pogostim problemom predpomnenja** — predpomnilniku **stamp** (številne sočasne zgrešitve, ki bombardirajo bazo podatkov, ublažene z zaklepanjem ali časovno razmaknjenimi TTL), **starim podatkom** (upravljani s TTL in neveljavnostjo), in **prebodima predpomnilnika** (ponovljena iskanja za obstoječe ključe, ublažena s predpomnjenjem negativnih rezultatov) — odraža zrelega oblikovanje predpomnenja, ki se izogiba pravim proizvodnim problemom.

Ker učinkovito predpomnenje znatno vpliva na zmogljivost in ker je prava strategija/konfiguracija odvisna od primera, ter ker razumevanje strategij, politik izpodrivanja in pogostih pasti omogoča načrtovanje robustnega predpomnenja, je razumevanje strategij in vzorcev predpomnenja dragoceno, praktično relevantno znanje za inženiring zmogljivosti z Redisom, ki dvigne predpomnenje iz osnovnega vzorca na dobro oblikovane sisteme, ki pravilno obravnavajo konsistentnost, pomnilnik in načine okvar.