亿级分布式缓存架构详解(4大技术架构)

亿级分布式缓存架构

在面向亿级访问量的系统中,构建多级分布式缓存架构,是保障高并发响应的关键。

多数大厂会采用“本地缓存 L1 + 分布式缓存 L2/L3 + 持久层 DB/搜索”的多级缓存体系。

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请求入口
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【L1 本地缓存】(JVM / Caffeine)
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【L2 分布式缓存】(Redis Cluster)
   ↓
【L3 远端缓存 / 二级存储】(Redis + SSD / KV)
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数据库 / 搜索 / 文件存储

 

L1 本地缓存

首先,本地缓存位于应用进程或机器内存。

命中时能将响应延迟压缩到毫秒级甚至亚毫秒级,适用于极高频次的读场景。

其劣势是容量受限且存在数据孤岛问题,因此通常承担短时或线程/进程级的缓存职责。

并采用失效、LRU 等策略控制内存占用。

常见的技术包含:JVM 内存、Caffeine/Guava 等。

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特点:访问最快(无需网络)、适合存放最热点的小数据集,提升 P99 延迟表现。

问题:容量有限、分布在每个实例上,天然是多副本,需要处理数据一致性和污染问题。

 

L2/L3 分布式缓存

其次,分布式缓存(如 Redis、Memcached、基于一致性哈希的自研缓存)。

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提供节点间的数据共享与容错能力,成为 L1 与后端持久层之间的中间层。

通过水平扩展与主从、集群复制机制。

分布式缓存既提升了缓存容量与可用性,也承担了流量削峰的核心功能。

多级之中,L2 通常是“热数据集群”,L3 可以是“冷数据/大 Value 集群”或跨机房/跨地域缓存层。

 

持久层(DB / 搜索 / 对象存储)

最后,持久层(关系型/非关系型数据库、搜索引擎)。

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保存全量与强一致的数据,负责复杂查询、事务与长期归档。

缓存无法替代其一致性与可靠性保障,因此当缓存未命中或需回源验证时,系统必须回落到持久层。

主要负责写入和复杂查询,尽量通过高缓存命中率降低直连访问频率,避免在流量高峰期成为瓶颈。

常见是 MySQL 分库分表 + ES/HBase/OLAP 之类的组合。

mikechen睿哥

10年+一线大厂架构实战经验,操盘多个亿级大厂核心项目,就职于阿里、淘宝等一线大厂。

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