DocumentationsFondamentaux du cache
Cache hit, cache miss, TTL et types de cache : les concepts fondamentaux avant de mettre les mains dans le code.
Introduction
Dans une application PHP, chaque requête peut déclencher des dizaines d'opérations coûteuses : requêtes SQL, appels à des API externes, calculs complexes, sérialisation de données. Multiplié par des milliers d'utilisateurs simultanés, ce coût devient rapidement un goulot d'étranglement.
Le cache consiste à conserver temporairement le résultat d'une opération coûteuse pour le réutiliser lors des prochains accès, sans la répéter.
Qu'est-ce que le cache ?
Le principe est simple : la première fois qu'une ressource est demandée, on la calcule et on la stocke. Les fois suivantes, on retourne directement la valeur stockée.
Requête → Cache vide → Calcul coûteux → Stockage en cache → Réponse Requête → Cache plein → Lecture du cache → Réponse (immédiate)
On parle de cache hit lorsque la donnée demandée est trouvée en cache, et de cache miss dans le cas contraire.
Le taux de cache hit (hit rate) est le rapport entre les hits et le total des requêtes. Un bon système de cache atteint un taux supérieur à 90 %.
Types de cache en PHP
Il existe plusieurs niveaux de cache qui s'appliquent à des moments différents du cycle de vie d'une requête.
| Type | Rôle | Exemples |
|---|---|---|
| Bytecode | Met en cache le code PHP compilé | OPcache |
| HTTP | Évite de renvoyer des données inchangées | ETag, Cache-Control |
| Applicatif | Stocke les résultats de requêtes et de calculs | Redis, Memcached |
| Reverse proxy | Sert les réponses HTTP complètes sans toucher PHP | Varnish, nginx FastCGI |
Ces niveaux sont complémentaires. Un cache HTTP évite de solliciter PHP, un cache applicatif évite de solliciter la base de données, et OPcache accélère l'exécution du code PHP lui-même.
TTL - Time To Live
Le TTL est la durée de vie d'une entrée en cache. Une fois expirée, la donnée est considérée périmée et sera régénérée lors du prochain accès.
Choisir un TTL adapté est un équilibre entre fraîcheur et performance :
- TTL trop court : le cache est souvent invalidé, les gains sont limités.
- TTL trop long : le cache peut renvoyer des données obsolètes.
Pour les données rarement modifiées (catalogue produits, configuration, traductions), un TTL long est approprié. Pour les données à forte volatilité (stock en temps réel, sessions), le TTL doit être court ou le cache désactivé.
Effets de bord à anticiper
Thundering herd
Lorsqu'une entrée de cache expire, plusieurs requêtes simultanées peuvent constater le cache miss en même temps et déclencher simultanément le calcul coûteux. On parle de thundering herd (ruée de troupeau).
Une solution courante est le cache locking : le premier processus qui constate le miss pose un verrou, effectue le calcul et remplit le cache. Les autres attendent ou reçoivent une valeur légèrement expirée (stale).
Cohérence des données
Le cache introduit une forme de duplication : la donnée existe en base et en cache. Si la base est mise à jour sans invalider le cache, les deux divergent.
L'invalidation correcte du cache est l'une des tâches les plus difficiles en ingénierie logicielle. Mieux vaut une stratégie simple et explicite qu'un mécanisme complexe et fragile.
Résumé
| Concept | Définition |
|---|---|
| Cache hit | La donnée demandée est trouvée en cache |
| Cache miss | La donnée n'est pas en cache, il faut la recalculer |
| TTL | Durée de vie d'une entrée avant expiration |
| Hit rate | Ratio hits / total des requêtes |
| Thundering herd | Ruée simultanée lors d'un cache miss massif |
Le cache n'est pas une solution universelle. Il est efficace sur des données coûteuses à produire et tolérantes à une légère obsolescence. Pour les données critiques et à forte volatilité, il faut concevoir la stratégie d'invalidation avec soin.