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doc: move cache to internals and totally rewrite it

docs/zh/07-develop/08-cache.md

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 sidebar_label: 缓存
 title: 缓存
-description: "提供写驱动的缓存管理机制，将每个表最近写入的一条记录持续保存在缓存中，可以提供高性能的最近状态查询。"
+description: "TDengine 内部的缓存设计"
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+为了实现高效的写入和查询，TDengine 充分利用了各种缓存技术，本节将对 TDengine 中对缓存的使用做详细的说明。
+
+## 写缓存
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 TDengine 采用时间驱动缓存管理策略（First-In-First-Out，FIFO），又称为写驱动的缓存管理机制。这种策略有别于读驱动的数据缓存模式（Least-Recent-Used，LRU），直接将最近写入的数据保存在系统的缓存中。当缓存达到临界值的时候，将最早的数据批量写入磁盘。一般意义上来说，对于物联网数据的使用，用户最为关心最近产生的数据，即当前状态。TDengine 充分利用了这一特性，将最近到达的（当前状态）数据保存在缓存中。
 
-TDengine 通过查询函数向用户提供毫秒级的数据获取能力。直接将最近到达的数据保存在缓存中，可以更加快速地响应用户针对最近一条或一批数据的查询分析，整体上提供更快的数据库查询响应能力。从这个意义上来说，可通过设置合适的配置参数将 TDengine 作为数据缓存来使用，而不需要再部署额外的缓存系统，可有效地简化系统架构，降低运维的成本。需要注意的是，TDengine 重启以后系统的缓存将被清空，之前缓存的数据均会被批量写入磁盘，缓存的数据将不会像专门的 key-value 缓存系统再将之前缓存的数据重新加载到缓存中。
+每个 vnode 的写入缓存大小在创建数据库时决定，创建数据库时的两个关键参数 vgroups 和 buffer 分别决定了该数据库中的数据由多少个 vgroup 处理，以及向其中的每个 vnode 分配多少写入缓存。
+
+```sql
+create database db0 vgroups 100 buffer 16MB
+```
+
+理论上缓存越大越好，但超过一定阈值后再增加缓存对写入性能提升并无帮助，一般情况下使用默认值即可。
 
-TDengine 分配固定大小的内存空间作为缓存空间，缓存空间可根据应用的需求和硬件资源配置。通过适当的设置缓存空间，TDengine 可以提供极高性能的写入和查询的支持。TDengine 中每个虚拟节点（virtual node）创建时分配独立的缓存池。每个虚拟节点管理自己的缓存池，不同虚拟节点间不共享缓存池。每个虚拟节点内部所属的全部表共享该虚拟节点的缓存池。
+## 读缓存
 
-TDengine 将内存池按块划分进行管理，数据在内存块里是以行（row）的形式存储。一个 vnode 的内存池是在 vnode 创建时按块分配好，而且每个内存块按照先进先出的原则进行管理。在创建内存池时，块的大小由系统配置参数 cache 决定；每个 vnode 中内存块的数目则由配置参数 blocks 决定。因此对于一个 vnode，总的内存大小为：`cache * blocks`。一个 cache block 需要保证每张表能存储至少几十条以上记录，才会有效率。
+在创建数据库时可以选择是否缓存该数据库中每个子表的最新数据。由参数 cachelast 设置，分为三种情况：
+- 0: 不缓存
+- 1: 缓存子表最近一行数据，这将显著改善 last_row 函数的性能
+- 2: 缓存子表每一列最近的非 NULL 值，这将显著改善无特殊影响（比如 WHERE, ORDER BY, GROUP BY, INTERVAL）时的 last 函数的性能
+- 3: 同时缓存行和列，即等同于上述 cachelast 值为 1 或 2 时的行为同时生效
 
-你可以通过函数 last_row() 快速获取一张表或一张超级表的最后一条记录，这样很便于在大屏显示各设备的实时状态或采集值。例如：
+## 元数据缓存
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+为了更高效地处理查询和写入，每个 vnode 都会缓存自己曾经获取到的元数据。元数据缓存由创建数据库时的两个参数 pages 和 pagesize 决定。
 
 ```sql
-select last_row(voltage) from meters where location='California.SanFrancisco';
+create database db0 pages 128 pagesize 16kb
 ```
 
-该 SQL 语句将获取所有位于加利福尼亚州旧金山市的电表最后记录的电压值。
+上述语句会为数据库 db0 的每个 vnode 创建 128 个 page，每个 page 16kb 的元数据缓存。
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+## 文件系统缓存
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+TDengine 利用 WAL 技术来提供基本的数据可靠性。写入 WAL 本质上是以顺序追加的方式写入磁盘文件。此时文件系统缓存在写入性能中也会扮演关键角色。在创建数据库时可以利用 wal 参数来选择性能优先或者可靠性优先。
+- 1: 写 WAL 但不执行 fsync ，新写入 WAL 的数据保存在文件系统缓存中但并未写入磁盘，这种方式性能优先
+- 2: 写 WAL 且执行 fsync，新写入 WAL 的数据被立即同步到磁盘上，可靠性更高
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+## 客户端缓存
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+为了进一步提升整个系统的处理效率，除了以上提到的服务端缓存技术之外，在 TDengine 的所有客户端都要调用的核心库 libtaos.so （也称为 taosc ）中也充分利用了缓存技术。在 taosc 中会缓存所访问过的各个数据库、超级表以及子表的元数据，集群的拓扑结构等关键元数据。
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+当有多个客户端同时访问 TDengine 集群，且其中一个客户端对某些元数据进行了修改的情况下，有可能会出现其它客户端所缓存的元数据不同步或失效的情况，此时需要在客户端执行 "reset query cache" 以让整个缓存失效从而强制重新拉取最新的元数据重新建立缓存。