Cache Invalidation Strategies

Cache Invalidation Nedir?

Cache invalidation, önbellekte tutulan verinin ne zaman ve nasıl geçersiz kılınacağını belirleme problemidir.

Temel problem şudur:

• Cache hızlıdır.
• Database doğru kaynaktır (source of truth).
• Database güncellendiğinde cache eski (stale) kalabilir.
• Eğer stale veri dönersek sistem yanlış çalışır.

Bu problem özellikle distributed sistemlerde zorlaşır çünkü:

• Cache birden fazla node’da olabilir.
• Concurrent request’ler aynı veriyi okuyup yazabilir.
• Race condition oluşabilir.

Bu yüzden cache invalidation, dağıtık sistemlerin en zor problemlerinden biridir.

Cache Stratejileri

1. Cache-Aside (Lazy Loading)

En yaygın kullanılan stratejidir.

Uygulama önce cache’e bakar. Eğer veri yoksa DB’den alır ve cache’e yazar.

Read Path

1. Cache kontrol edilir (hit/miss).
2. Cache hit → veri direkt döner.
3. Cache miss → DB’den okunur.
4. DB’den gelen veri cache’e yazılır.
5. Kullanıcıya döner.

Client
  ↓
Cache (HIT?)
   │ yes → Return
   │
   no
   ↓
DB → Cache set → Return

Write Path

1. DB güncellenir.
2. Cache key silinir (invalidate edilir).

await db.updateUser(id, data);
await redis.del(`user:${id}`);

Avantajları

• Bellek verimli kullanılır.
• Cache çökerse sistem durmaz (sadece yavaşlar).
• Uygulaması basittir.

Dezavantajları

• Stale data riski vardır.
• TTL kullanılmazsa cache kirlenebilir.
• Concurrent write’larda inconsistency oluşabilir.

Kod Örneği

const cacheKey = `user:${id}`;

let user = await redis.get(cacheKey);

if (!user) {
  user = await db.getUser(id);
  await redis.set(cacheKey, JSON.stringify(user), "EX", 60);
}

return user;

Bu strateji read-heavy sistemler için idealdir.

2. Write-Through

Bu stratejide veri yazılırken hem cache hem DB güncellenir.

Akış

1. Cache güncellenir.
2. DB güncellenir.
3. İkisi de başarılıysa işlem tamamlanır.

Client
  ↓
Cache write
  ↓
DB write

Avantajları

• Cache ve DB senkron kalır.
• Okuma her zaman günceldir.
• Consistency daha güçlüdür.

Dezavantajları

• Write latency artar.
• Hiç okunmayacak veriler bile cache’e yazılır.
• Write-heavy sistemlerde pahalıdır.

await cache.set(key, value);
await db.write(value);

3. Write-Back (Write-Behind)

Veri önce cache’e yazılır, DB güncellemesi asenkron yapılır.

Akış

1. Cache güncellenir.
2. DB güncellemesi arka planda yapılır.

Avantaj:

• Yazma çok hızlıdır.

Risk:

• Cache çökerse veri kaybı olabilir.
• Eventual consistency vardır.

Genelde:

• Oyun skorları
• Logging
• High-throughput sistemler

Cache Invalidation Yöntemleri

1. Explicit Invalidation

Veri güncellendiğinde cache manuel silinir.

redis.del(key);

En güvenilir yöntemdir.

2. TTL (Time To Live)

Cache belirli süre sonra otomatik silinir.

EX 60

Avantaj:

• Kod karmaşıklığı azalır.

Dezavantaj:

• TTL süresince stale veri dönebilir.

Strateji Karşılaştırması

Hangi Senaryoda Hangisi?

Kritik Gerçek

Cache hiçbir zaman source of truth değildir. Source of truth her zaman database’tir.

Cache performans için vardır, doğruluk için değil.

Özet

• Cache invalidation, cache’deki eski veriyi doğru zamanda temizleme problemidir.
• Cache-Aside en yaygın ve pratik çözümdür.
• Write-Through daha güçlü consistency sağlar.
• Write-Back yüksek throughput için kullanılır.
• Distributed sistemlerde cache invalidation dikkatli tasarlanmalıdır.