一、引言
随着业务的不断发展，应用系统面临的流量压力日益增大。如何在高并发场景下降低系统响应时间、提升整体性能，成为每一位开发人员需要攻克的关键课题。使用缓存，无疑是解决这一问题的首选方案。今天，我们为您介绍如何运用云数据库 Tair 构建缓存，助力应用提速、优化性能。
为什么选择云数据库 Tair 构建缓存？
缓存是一种数据存储机制，通过在高速存储介质中暂存频繁请求的数据，减少对主存储或数据库的直接访问，从而提高系统性能和响应速度。根据应用需求、数据特性和系统架构的不同，构建缓存的方式也是灵活多样。云数据库 Tair 是兼容开源 Redis 协议标准的数据库服务，适用于缓存、实时流数据处理等场景，具有稳定可靠、弹性扩展、易用高效等特点，并支持多种数据结构和高级功能。
核心优势：
- 高性能存储服务：提供了高性能的键值存储服务，可以满足各种业务场景的需求。采用多线程模型，读写性能达到同规格云数据库 Redis 社区版实例的数倍，能够有效地提高应用的响应速度。
- 高可用性和弹性伸缩：基于双机热备架构及集群架构，支持自动扩容，提供多种高可用方案，可以根据业务需求动态调整实例规格和容量，帮助您快速弹性适配业务高峰，避免内存溢出的风险，有效保障线上业务稳定性。
- 丰富数据类型支持：提供丰富的自研增强型数据结构，包括 exString（包含Redis String 命令增强）、exHash、exZset、GIS、Bloom、Doc、TS、Cpc、Roaring、Search 和Vector，帮助您精简代码并提高业务整体性能。
二、方案展示
1. 通过对比访问带缓存与不带缓存的接口，验证缓存功能
通过ECS实例的公网IP访问应用接口，通过不同参数验证方案。
验证不带缓存的接口
通过浏览器访问http:///getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=false接口，返回值为：
通过浏览器访问
http:///getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=true接口，此时再次访问此接口，返回值为：
可见message字段中提示当前数据从缓存中读取。
验证缓存数据：
i. 登录云数据库 Tair 控制台，在实例列表页面，找到目标实例，点击实例名称；
ii. 在新页面点击登录数据库，如出现了登录实例对话框，输入数据库账号（此处为redis）密码（此处为用户设置的密码），安全托管可以选择不开启，管控模式选择自由操作，点击登录。
iii. 在SQLConsole中输入：GET department:1
可以看到执行历史中返回值为接口数据：
2. 通过Locust性能测试，验证缓存减轻数据库压力
为了进一步验证方案在高并发场景下数据库的压力情况，我们使用负载测试工具 Locust（参考官方文档安装） 进行测试。
性能测试：无缓存接口
i. 创建文件locustfile.py，完整代码如下：
ii. 在命令行中运行locust启动 Locust。
打开浏览器，访问 Locust Web 界面 http://localhost:8089，如图所示填写新的测试参数。
参数说明：
- Number of users：并发用户数量。
- Ramp up：即每秒钟增加的用户数量。
- Host：目标系统的基地址，例如：http://。
iii. 启动测试并执行一段时间后，点击 Stop 停止测试。
iv. 登录云数据库RDS控制台，在实例列表页面，找到目标实例，点击监控。
性能测试：缓存接口
i. 修改locustfile.py代码如下：
ii. 在命令行中运行locust启动 Locust，参考上一步的操作，完成测试，并查看RDS监控。
对比分析：
对比前后两次的数据库监控数据，可以明显看出，在测试无缓存接口时，数据库的流量吞吐量、TPS/QPS、执行次数等指标发生了显著变化，出现了一个处理波峰。而在访问带缓存的接口时，这些指标则更为平滑。具体来看，无缓存访问时的执行次数峰值接近700，而带缓存的情况下则稳定在个位数。这表明缓存机制能够有效缓解数据库的压力。
3. 通过删除数据库中的数据，验证缓存命中
清理数据库中的数据记录：
i. 登录云数据库RDS控制台，在实例列表页面，找到目标实例，点击实例名称；
ii. 在新页面点击登录数据库，如出现了登录实例对话框，输入数据库账号（此处为rds）密码（此处为用户设置的密码），管控模式选择自由操作，点击登录。
iii. 在SQLConsole窗口中输入
当执行历史出现提示：
说明数据清理完成。
访问缓存接口：
通过浏览器访问http://<公网IP>/getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=true接口，返回值为：
可见 message 字段中提示当前数据从缓存中读取，说明缓存已被正确命中。
来源 | 阿里云开发者公众号
