Создание микросервисов

Кэширование чаще всего выполняется для операций чтения, однако существует ряд обстоятельств, когда имеет смысл проводить кэширование и для операций записи. Например, если используется кэширование с отложенной записью (write-behind cache), запись можно вести в локальное устройство кэширования, а чуть позже данные будут сброшены в нижестоящий источник — возможно, в канонический источник данных. Это может пригодиться при резком возрастании количества операций записи или высокой вероятности многократной записи одних и тех же данных. При использовании буфера и потенциально пакетных записей кэширование с отложенной записью может поспособствовать дальнейшей оптимизации производительности.

Если используется кэширование с отложенной записью и записи практически постоянно попадают в буфер, то при недоступности нижестоящего сервиса можно будет выстроить очередь из записей и после восстановления доступности отправить их к нему.

Кэширование в целях повышения отказоустойчивости

Кэшированием можно воспользоваться для реализации отказоустойчивости в случае сбоев. Если при использовании кэширования на стороне клиента нижестоящий сервис становится недоступным, клиент может принять решение об использовании кэшированных, но потенциально несвежих данных. Для предоставления ранее использовавшихся данных можно также воспользоваться чем-нибудь вроде обратного прокси-сервера. Для некоторых систем лучше, чтобы они были доступны даже при использовании не совсем свежих данных, чем не возвращали вообще никаких результатов, но это вы будете делать на собственный страх и риск. Разумеется, если запрашиваемых данных в кэше не окажется, то мы уже ничем не сможем помочь, но есть способы смягчения подобной ситуации.

Технология, которую мне приходилось видеть в Guardian, а потом и в других местах, заключалась в периодическом медленном перемещении существующего живого сайта в создаваемую статическую версию сайта, которую можно задействовать в случае сбоя. Хотя эта перетянутая версия не такая свежая, как кэшированное содержимое, обслуживаемое на стороне живой системы, в крайних случаях оно может гарантировать, что версия сайта все же будет выведена на экран.

Скрытие источника

Если при использовании обычного кэша запрос не станет попаданием в кэш, он отправляется к источнику для извлечения свежих данных, а вызывающий данные блокируется в ожидании результата. Обычно такой исход вполне ожидаем. Но если происходит массовое непопадание в кэш, возможно, из-за сбоя машины (или группы машин), предоставляющей кэш, к источнику будет направлено большое количество запросов.

Для сервисов, обслуживающих широко кэшируемые данные, сам источник зачастую должен масштабироваться таким образом, чтобы справиться лишь с долей общего трафика, поскольку большинство запросов обслуживается из памяти средствами кэширования, находящимися перед источником. Если вдруг возникнет критическая ситуация из-за аннулирования целой области кэша, наш источник будет истерзан до смерти.

Один из способов защиты источника в подобной ситуации заключается в первую очередь в категорическом запрете запросам направляться к источнику. Вместо этого (риc. 11.7) сам источник по мере необходимости осуществляет заполнение кэша в асинхронном режиме. Если случается непопадание в кэш, выдается событие, которое может быть подхвачено источником и которое оповещает его о необходимости перезаполнения кэша. Следовательно, если аннулирован целый кусок, мы можем воссоздать кэш в фоновом режиме. Мы можем принять решение о блокировке исходного запроса в ожидании перезаполнения области, но это может вызвать претензии к самому кэшу и возникновение неблагоприятных последствий. Скорее всего, мы отдадим предпочтение сохранению стабильности системы, отклонив исходный запрос и сделав это без промедления.

Рис. 11.7. Скрытие источника от клиента и заполнение кэша в асинхронном режиме

В некоторых ситуациях такой подход, возможно, не имеет смысла, но он может стать способом сохранения работоспособности всей системы в случае отказа ее частей. Быстро отклоняя запросы, не занимая ресурсы или не увеличивая время задержки, мы избегаем превращения сбоя в кэше в распространяющийся каскадный сбой и получаем шанс восстановить нормальный режим работы.

Не нужно ничего усложнять

Остерегайтесь излишне широкого применения кэширования! Чем больше средств кэширования между вашей системой и источником свежих данных, тем большим может оказаться объем устаревших данных и тем труднее может стать определение степени свежести тех данных, которые в итоге увидит клиент. С применением архитектуры микросервисов, где в цепочку вызовов вовлечены сразу несколько микросервисов, эта проблема может только усугубиться. Повторю еще раз: чем больше объем применения кэширования, тем труднее будет получить доступ к сведениям о свежести любой части данных. Поэтому, если вы считаете кэширование неплохой затеей, не нужно ничего усложнять, остановитесь на чем-нибудь одном и хорошенько подумайте, прежде чем что-нибудь к этому добавлять!