一、緩存概念
緩存 是為了調節(jié)速度不一致的兩個或多個不同物質的速度，在中間對速度較快的一方起到一個加速訪問速度較慢的一方的作用。
比如 CPU 的一級、二級緩存 是保存了 CPU 最近經常訪問的數據；內存 是保存 CPU 經常訪問硬盤的數據；而且硬盤也有大小不一的緩存，甚至是物理服務器的 raid 卡有也緩存，都是為了起到加速 CPU 訪問硬盤數據的目的。
因為 CPU 的速度太快了， CPU 需要的數據硬盤往往不能在短時間內滿足 CPU 的需求，因此 CPU 緩存、內存、 Raid 卡以及硬盤緩存就在一定程度上滿足了 CPU 的數據需求，即 CPU 從緩存讀取數據可以大幅提高 CPU 的工作效率。
1.1 系統緩存
1.1.1 buffer 與 cache：
buffer：緩沖也叫 ，一般用于寫操作，可以將數據先寫入內存再寫入磁盤。buffer 一般用于寫緩沖，用于解決不同介質的速度不一致的緩沖，先將數據臨時寫入到離自己最近的地方，以提高寫入速度。例如 CPU 會把數據先寫到內存的磁盤緩沖區(qū)，然后就認為數據已經寫入完成，然后由內核在后續(xù)的時間在寫入磁盤，所以服務器突然斷電會丟失內存中的部分數據。
cache：緩存也叫 ，一般用于讀操作。例如 CPU 讀文件從內存讀，如果內存沒有就先從硬盤讀到內存再讀到 CPU，將需要頻繁讀取的數據放在里自己最近的緩存區(qū)域，下次讀取的時候即可快速讀取。
1.1.2 cache 的保存位置：
- 客戶端：瀏覽器
- 內存：本地服務器、遠程服務器
- 硬盤：本機硬盤、遠程服務器硬盤
1.1.3 cache 的特性：
自動過期：給緩存的數據加上有效時間，超出時間后自動過期刪除
過期時間：強制過期，源網站更新圖片后 CDN 是不會更新的，需要強制是圖片緩存過期
命中率：即緩存的讀取命中率
1.2 用戶層緩存
1.2.1 DNS 緩存
默認為 ，即 60 秒之內在訪問同一個域名就不再進行 DNS 解析
查看 chrome 瀏覽器的 DNS 緩存：chrome://net-internals/#dns
1.2.2 火狐瀏覽器緩存
1.2.3 瀏覽器緩存過期機制
1.2.3.1 最后修改時間
系統調用會獲取文件的最后修改時間，如果沒有發(fā)生變化就返回給瀏覽器 的狀態(tài)碼，表示沒有發(fā)生變化，然后瀏覽器就使用的本地的緩存展示資源。
1.2.3.2 Etag 標記
基于 Etag 標記<u>是否一致</u>做判斷<u>頁面是否發(fā)生過變化</u>，比如基于 Nginx 的 etag on 來實現：
1.2.3.3 過期時間
，即不管資源是否過期都要發(fā)送請求進行協商，這樣會消耗不必要的時間，因此有了
，即第一次請求資源的時候帶一個資源的過期時間，默認為 30 天。當前這種方式使用的比較多，但是
，因此會加入一個
，使用用戶本地的時間計算緩存數據是否超過多少天，下面的過期時間為 2027 年，但是緩存的最大生存周期計算為天等于 3650 天即 10 年，過期時間如下：
瀏覽器的緩存過期機制講得更清楚： https://juejin.im/entry/5ad86c16f265da505a77dca4
1.3 CDN 緩存
1.3.1 什么是 CDN
內容分發(fā)網絡（ Content Delivery Network），通過將服務內容分發(fā)至全網加速節(jié)點，利用全球調度系統使用戶能夠就近獲取，有效降低訪問延遲，提升服務可用性。
CDN 的好處在于：
- 第一降低機房的使用帶寬，因為很多資源通過 CDN 就直接返回用戶了。
- 第二解決不同運營商之間的互聯，因為可以讓聯通的網絡訪問聯通讓電信的網絡訪問電信，起到加速用戶訪問的目的。
- 第三：解決用戶訪問的地域問題，就近返回用戶資源。
百度 CDN： https://cloud.baidu.com/product/cdn.html
阿里 CDN： https://www.aliyun.com/product/cdn?spm=5176.8269123.416540.50.728y8n
騰訊 CDN： https://www.qcloud.com/product/cdn
1.3.2 用戶請求 CDN 流程
提前對靜態(tài)內容進行預緩存，避免大量的請求回源，導致主站網絡帶寬被打滿而導致數據無法更新，另外 CDN 可以將數據根據訪問的熱度不同而進行不同級別的緩存，例如訪問量最高的資源訪問 CDN 邊緣節(jié)點的內存，其次的放在 SSD 或者 SATA，再其次的放在云存儲，這樣兼顧了速度與成本。
1.3.3： CDN 主要優(yōu)勢：
提前對靜態(tài)內容進行預緩存，避免大量的請求回源，導致主站網絡帶寬被打滿而導致數據無法更新，另外 CDN 可以將數據根據訪問的熱度不同而進行不同級別的緩存，例如訪問量最高的資源訪問 CD邊緣節(jié)點的內存，其次的放在 SSD 或者 SATA，再其次的放在云存儲，這樣兼顧了速度與成本。緩存到最快的地方如內存，緩存的數據準確命中率高，訪問速度就快。
調度準確-將用戶調度到最近的邊緣節(jié)點
性能優(yōu)化-CDN 專門用于緩存響應速度快
安全相關-抵御攻擊
節(jié)省帶寬：由于用戶請求由邊緣節(jié)點響應，因此大幅降低到源站帶寬
1.4 應用層緩存
Nginx、 PHP 等 web 服務可以設置應用緩存以加速響應用戶請求， 另外有些解釋性語言比如 PHP/Python 不能直接運行，需要先編譯成字節(jié)碼，但字節(jié)碼需要解釋器解釋為機器碼之后才能執(zhí)行，因此字節(jié)碼也是一種緩存，有時候會出現程序代碼上線后字節(jié)碼沒有更新的現象。
1.5 其他層面緩存
CPU 緩存(L1 的數據緩存和 L1 的指令緩存)、二級緩存、三級緩存
磁盤緩存
RAID 卡
分布式緩存： redis、memcache
