التخزين المؤقت المرن الخطي: نهج جديد لإدارة التخزين المؤقت يحسن تكاليف السحابة

قدم باحثو Google Cloud وGoogle Research تقنية التخزين المؤقت المرن الخطي (Linear Elastic Caching)، وهي طريقة جديدة لإدارة الذاكرة المخبئية تقلل التكلفة الإجمالية للملكية. تستخدم قواعد البيانات الحديثة عالية الأداء وخدمات السحابة التخزين المؤقت في الذاكرة العشوائية (RAM) للوصول السريع إلى البيانات، لكن تكلفة الذاكرة مرتفعة (تصل إلى 3 دولارات يوميًا لكل 1 غيبي بايت). يواجه التخزين المؤقت التقليدي بحجم ذاكرة ثابت مشكلة: فصغر حجم الذاكرة المخبئية يقلل الأداء، بينما يؤدي كبرها إلى تكاليف غير مبررة. يغير التخزين المؤقت المرن حجم الذاكرة المخبئية ديناميكيًا، معتبرًا الذاكرة موردًا بتكلفة خطية تعتمد على حجم البيانات ومدة تخزينها. تُحل المشكلة باستخدام خوارزمية "تأجير الزلاجات" (ski rental problem)، حيث يُختار لكل جزء من البيانات بين "الإيجار" (التخزين مع الدفع حسب المدة) و"الشراء" (التخزين طويل الأمد). للتنبؤ بزمن الحياة الأمثل (TTL) للصفحة، يُستخدم شجرة قرارات ضحلة تُترجم إلى بضعة أسطر من لغة C++ وتأخذ في الاعتبار حجم البيانات وتكلفة خطأ الذاكرة المخبئية ونوع العملية. أظهر النشر في خوادم Spanner الإنتاجية على مدى عدة أشهر انخفاضًا في تكاليف التخزين المؤقت بنسبة تصل إلى 35% مع زيادة في أخطاء الذاكرة المخبئية بنسبة 2.6% فقط، وبسبب أخذ تكلفة الأخطاء في الحسبان، كان التأثير الفعلي على الإدخال/الإخراج (I/O) بنسبة 0.5% فقط. كما أكدت الاختبارات على مسارات عامة باستخدام إصدارات مختلفة من الخوارزمية (بما في ذلك التعلم على النصف الأول من المسار) تفوق النهج المرن على الذواكر المخبئية الثابتة، خاصة عند ارتفاع تكلفة الذاكرة. تم العمل بالتعاون مع تاماس شارلوش ورافي كومار (Google) وقدم في مؤتمر CIDR 2025.