Политики вытеснения из кэша
Изучите, как кэши решают, что сохранять, а что удалять при заполнении памяти, включая LRU, LFU, FIFO и TTL, а также связанные компромиссы.
«Политики вытеснения из кэша» — бесплатный урок System Design Basics for Backend Developers на CoddyKit. Это урок 4 из 4. Ты можешь прочитать весь урок бесплатно ниже — а потом практиковать его прямо в браузере с встроенным редактором кода и ИИ-репетитором 24/7. Это часть пути обучения System Design Basics for Backend Developers, и твой прогресс синхронизируется между веб-версией и приложением CoddyKit. Курс System Design Basics for Backend Developers содержит 4 уроков всего.
Части этого урока еще не переведены и отображаются на английском.
Why Eviction Is Necessary
A cache is fast because it lives in limited memory. When it fills up, it must evict something to make room for new data. The eviction policy decides what to drop.
A good policy keeps the data most likely to be reused.
Hit Rate Is the Goal
The metric that matters is the hit rate: the fraction of requests served from cache. A better eviction policy raises the hit rate, which means fewer slow trips to the database or origin.
hits = 850
misses = 150
hit_rate = hits / (hits + misses)
print('hit rate:', hit_rate)FIFO
FIFO (First In, First Out) evicts the oldest inserted item regardless of usage. It is simple but ignores access patterns, so a frequently used old item can be wrongly evicted.
LRU: Least Recently Used
LRU evicts the item that has not been accessed for the longest time. It assumes recently used data will be used again soon — true for most workloads, which is why LRU is the default in many caches.
Implementing LRU
A classic LRU uses an ordered map. On access, move the key to the most-recent end; when full, evict from the least-recent end.
from collections import OrderedDict
class LRU:
def __init__(self, cap):
self.cap = cap
self.d = OrderedDict()
def get(self, k):
if k in self.d:
self.d.move_to_end(k)
return self.d[k]
def put(self, k, v):
self.d[k] = v
self.d.move_to_end(k)
if len(self.d) > self.cap:
self.d.popitem(last=False)
c = LRU(2)
c.put('a', 1); c.put('b', 2); c.get('a'); c.put('c', 3)
print(list(c.d.keys()))LFU: Least Frequently Used
LFU evicts the item accessed the fewest times. It favors long-term popular items over recent bursts. The downside: a once-popular item can linger long after it stops being useful.
TTL-Based Expiration
A TTL (time to live) expires items after a fixed duration regardless of memory pressure. It bounds staleness and is often combined with LRU: TTL controls freshness, LRU controls memory.
SET session:42 "..." EX 3600
# expires in 3600 secondsRandom and Allkeys Variants
Some caches offer random eviction (cheap, surprisingly decent) and scope variants: evict only keys with a TTL set, or evict from all keys. Redis exposes policies like allkeys-lru and volatile-ttl.
Thundering Herd on Eviction
When a hot key is evicted or expires, many clients may simultaneously rebuild it — a thundering herd that hammers the origin. Mitigate with request coalescing (single-flight) or slightly randomized TTLs to spread out expirations.
Choosing a Policy
Match the policy to the workload:
- Recency-driven traffic: LRU
- Stable popularity: LFU
- Freshness-critical data: TTL
- Uniform access: random is fine and cheap
Eviction in a CDN
CDNs apply the same ideas at the edge. Each edge node has finite storage and evicts (often LRU) plus honors Cache-Control: max-age as a TTL. Understanding eviction explains why a cold edge node has a low initial hit rate.
Quick Check
Test your understanding of eviction policies.
Recap
You learned how caches manage limited memory:
- Eviction policies aim to maximize hit rate
- FIFO, LRU, LFU, TTL, and random each suit different patterns
- Thundering herds need coalescing or jittered TTLs
- CDNs apply the same eviction logic at the edge
Изучай System Design Basics for Backend Developers с ИИ-репетитором — бесплатно
Пиши и запускай код прямо в браузере, получай мгновенную помощь от ИИ-репетитора 24/7 и продолжи учиться на сайте или в приложении.
- Курсы
- 12
- Уроки
- 48
Часто задаваемые вопросы
Урок «Политики вытеснения из кэша» бесплатный?
Да — полный текст урока «Политики вытеснения из кэша» бесплатно доступен здесь в веб-версии. Чтобы практиковать его интерактивно (встроенный редактор кода и ИИ-репетитор 24/7) и разблокировать остальной курс System Design Basics for Backend Developers, подпишись на CoddyKit PRO. Курс System Design Basics for Backend Developers содержит 4 уроков всего.
Чему я научусь в уроке «Политики вытеснения из кэша»?
Изучите, как кэши решают, что сохранять, а что удалять при заполнении памяти, включая LRU, LFU, FIFO и TTL, а также связанные компромиссы. Ты практикуешь System Design Basics for Backend Developers с помощью реального кода, который запускаешь прямо в браузере, и ИИ-репетитор 24/7 отвечает на твои вопросы во время урока.
Нужен ли мне опыт, чтобы начать System Design Basics for Backend Developers?
Предыдущий опыт не требуется. System Design Basics for Backend Developers на CoddyKit структурирован для всех уровней — от новичков до продвинутых, поэтому ты можешь начать отсюда или с самого начала и учиться в своем темпе. Это урок 4 из 4.
Сколько времени занимает урок «Политики вытеснения из кэша»?
Большинство уроков CoddyKit занимают около 5–10 минут. Каждый из них компактный и интерактивный, поэтому ты постоянно делаешь прогресс и продолжаешь с того же места в веб-версии и приложении.
Можно ли писать и запускать код в этом уроке System Design Basics for Backend Developers?
Да. Каждый урок System Design Basics for Backend Developers включает встроенный редактор кода, поэтому ты пишешь и запускаешь реальный код прямо в браузере и получаешь моментальную обратную связь от AI — локальная установка не требуется.
Все уроки этого курса
- Шаблоны аннулирования кэша
- Интеграция CDN и кэширование на периферии
- Распределённое кэширование с Redis
- Политики вытеснения из кэша