Zwischenspeicherung

CC-Relay enthaelt eine flexible Caching-Schicht, die Latenz und Backend-Last durch Zwischenspeichern von Antworten von LLM-Providern erheblich reduzieren kann.

Uebersicht

Das Cache-Subsystem unterstuetzt drei Betriebsmodi:

Wann welchen Modus verwenden:

• Single-Modus: Entwicklung, Tests oder Einzel-Instanz-Produktions-Deployments. Bietet die niedrigste Latenz ohne Netzwerk-Overhead.
• HA-Modus: Multi-Instanz-Produktions-Deployments, bei denen Cache-Konsistenz ueber Knoten hinweg erforderlich ist.
• Disabled-Modus: Debugging, Compliance-Anforderungen oder wenn Caching anderweitig gehandhabt wird.

Architektur

  graph TB
    subgraph "cc-relay"
        A[Proxy Handler] --> B{Cache Layer}
        B --> C[Cache Interface]
    end

    subgraph "Backends"
        C --> D[Ristretto<br/>Single Node]
        C --> E[Olric<br/>Distributed]
        C --> F[Noop<br/>Disabled]
    end

    style A fill:#6366f1,stroke:#4f46e5,color:#fff
    style B fill:#ec4899,stroke:#db2777,color:#fff
    style C fill:#f59e0b,stroke:#d97706,color:#000
    style D fill:#10b981,stroke:#059669,color:#fff
    style E fill:#8b5cf6,stroke:#7c3aed,color:#fff
    style F fill:#6b7280,stroke:#4b5563,color:#fff

Die Cache-Schicht implementiert ein einheitliches Cache-Interface, das alle Backends abstrahiert:

type Cache interface {
    Get(ctx context.Context, key string) ([]byte, error)
    Set(ctx context.Context, key string, value []byte) error
    SetWithTTL(ctx context.Context, key string, value []byte, ttl time.Duration) error
    Delete(ctx context.Context, key string) error
    Exists(ctx context.Context, key string) (bool, error)
    Close() error
}

Cache-Ablauf

  sequenceDiagram
    participant Client
    participant Proxy
    participant Cache
    participant Backend

    Client->>Proxy: POST /v1/messages
    Proxy->>Cache: Get(key)
    alt Cache Hit
        Cache-->>Proxy: Cached Response
        Proxy-->>Client: Response (fast)
        Note over Client,Proxy: Latency: ~1ms
    else Cache Miss
        Cache-->>Proxy: ErrNotFound
        Proxy->>Backend: Forward Request
        Backend-->>Proxy: LLM Response
        Proxy->>Cache: SetWithTTL(key, value, ttl)
        Proxy-->>Client: Response
        Note over Client,Backend: Latency: 500ms-30s
    end

Konfiguration

Single-Modus (Ristretto)

Ristretto ist ein hochleistungsfaehiger, nebenlaeufiger Cache basierend auf Forschung der Caffeine-Bibliothek. Er verwendet eine TinyLFU-Admission-Policy fuer optimale Trefferquoten.

cache:
  mode: single

  ristretto:
    # Anzahl der 4-Bit-Zugriffszaehler
    # Empfohlen: 10x der erwarteten maximalen Eintraege fuer optimale Admission-Policy
    # Beispiel: Fuer 100.000 Eintraege, verwenden Sie 1.000.000 Zaehler
    num_counters: 1000000

    # Maximaler Speicher fuer zwischengespeicherte Werte (in Bytes)
    # 104857600 = 100 MB
    max_cost: 104857600

    # Anzahl der Schluessel pro Get-Buffer (Standard: 64)
    # Steuert die Groesse des Admission-Buffers
    buffer_items: 64

Speicherberechnung:

Der max_cost-Parameter steuert, wie viel Speicher der Cache fuer Werte verwenden kann. Um die angemessene Groesse zu schaetzen:

1. Schaetzen Sie die durchschnittliche Antwortgroesse (typischerweise 1-10 KB fuer LLM-Antworten)
2. Multiplizieren Sie mit der Anzahl der eindeutigen Anfragen, die Sie zwischenspeichern moechten
3. Fuegen Sie 20% Overhead fuer Metadaten hinzu

Beispiel: 10.000 zwischengespeicherte Antworten x 5 KB Durchschnitt = 50 MB, also setzen Sie max_cost: 52428800

HA-Modus (Olric)

Olric bietet verteiltes Caching mit automatischer Cluster-Erkennung und Datenreplikation.

Client-Modus (Verbindung zu externem Cluster):

cache:
  mode: ha

  olric:
    # Olric-Cluster-Mitglieder-Adressen
    addresses:
      - "olric-1:3320"
      - "olric-2:3320"
      - "olric-3:3320"

    # Name der verteilten Map (Standard: "cc-relay")
    dmap_name: "cc-relay"

Embedded-Modus (Einzel-Knoten-HA oder Entwicklung):

cache:
  mode: ha

  olric:
    # Eingebetteten Olric-Knoten ausfuehren
    embedded: true

    # Adresse fuer den eingebetteten Knoten
    bind_addr: "0.0.0.0:3320"

    # Peer-Adressen fuer Cluster-Erkennung (optional)
    peers:
      - "cc-relay-2:3320"
      - "cc-relay-3:3320"

    dmap_name: "cc-relay"

Disabled-Modus

cache:
  mode: disabled

Alle Cache-Operationen kehren sofort zurueck, ohne Daten zu speichern. Get-Operationen geben immer ErrNotFound zurueck.

HA-Clustering-Anleitung

Dieser Abschnitt behandelt die Bereitstellung von cc-relay mit verteiltem Caching ueber mehrere Knoten fuer Hochverfuegbarkeit.

Voraussetzungen

Bevor Sie den HA-Modus konfigurieren:

1. Netzwerkkonnektivitaet: Alle Knoten muessen sich gegenseitig erreichen koennen
2. Port-Zugaenglichkeit: Sowohl Olric- als auch memberlist-Ports muessen offen sein
3. Konsistente Konfiguration: Alle Knoten muessen denselben dmap_name und dieselbe environment-Einstellung verwenden

Port-Anforderungen

Kritisch: Olric verwendet zwei Ports:

Beispiel: Wenn bind_addr: "0.0.0.0:3320", verwendet memberlist automatisch Port 3322.

Stellen Sie sicher, dass beide Ports in Firewalls offen sind:

# Olric-Client-Port erlauben
sudo ufw allow 3320/tcp

# Memberlist-Gossip-Port erlauben (bind_addr-Port + 2)
sudo ufw allow 3322/tcp

Umgebungseinstellungen

Alle Knoten in einem Cluster muessen dieselbe Umgebungseinstellung verwenden.

Zwei-Knoten-Cluster Beispiel

Knoten 1 (cc-relay-1):

cache:
  mode: ha
  olric:
    embedded: true
    bind_addr: "0.0.0.0:3320"
    dmap_name: "cc-relay"
    environment: lan
    peers:
      - "cc-relay-2:3322"  # Memberlist-Port von Knoten 2
    replica_count: 2
    read_quorum: 1
    write_quorum: 1
    member_count_quorum: 2
    leave_timeout: 5s

Knoten 2 (cc-relay-2):

cache:
  mode: ha
  olric:
    embedded: true
    bind_addr: "0.0.0.0:3320"
    dmap_name: "cc-relay"
    environment: lan
    peers:
      - "cc-relay-1:3322"  # Memberlist-Port von Knoten 1
    replica_count: 2
    read_quorum: 1
    write_quorum: 1
    member_count_quorum: 2
    leave_timeout: 5s

Drei-Knoten Docker Compose Beispiel

version: '3.8'

services:
  cc-relay-1:
    image: cc-relay:latest
    environment:
      - CC_RELAY_CONFIG=/config/config.yaml
    volumes:
      - ./config-node1.yaml:/config/config.yaml:ro
    ports:
      - "8787:8787"   # HTTP-Proxy
      - "3320:3320"   # Olric-Client-Port
      - "3322:3322"   # Memberlist-Gossip-Port
    networks:
      - cc-relay-net

  cc-relay-2:
    image: cc-relay:latest
    environment:
      - CC_RELAY_CONFIG=/config/config.yaml
    volumes:
      - ./config-node2.yaml:/config/config.yaml:ro
    ports:
      - "8788:8787"
      - "3330:3320"
      - "3332:3322"
    networks:
      - cc-relay-net

  cc-relay-3:
    image: cc-relay:latest
    environment:
      - CC_RELAY_CONFIG=/config/config.yaml
    volumes:
      - ./config-node3.yaml:/config/config.yaml:ro
    ports:
      - "8789:8787"
      - "3340:3320"
      - "3342:3322"
    networks:
      - cc-relay-net

networks:
  cc-relay-net:
    driver: bridge

config-node1.yaml:

cache:
  mode: ha
  olric:
    embedded: true
    bind_addr: "0.0.0.0:3320"
    dmap_name: "cc-relay"
    environment: lan
    peers:
      - "cc-relay-2:3322"
      - "cc-relay-3:3322"
    replica_count: 2
    read_quorum: 1
    write_quorum: 1
    member_count_quorum: 2
    leave_timeout: 5s

config-node2.yaml und config-node3.yaml: Identisch zu node1, aber mit unterschiedlichen Peers-Listen, die auf die anderen Knoten verweisen.

Replikation und Quorum Erklaert

replica_count: Anzahl der Kopien jedes Schluessels, die im Cluster gespeichert werden.

read_quorum / write_quorum: Mindestanzahl erfolgreicher Operationen, bevor Erfolg zurueckgegeben wird.

Empfehlungen:

Vergleich der Cache-Modi

Optionale Schnittstellen

Einige Cache-Backends unterstuetzen zusaetzliche Faehigkeiten ueber optionale Schnittstellen:

Statistiken

if sp, ok := cache.(cache.StatsProvider); ok {
    stats := sp.Stats()
    fmt.Printf("Hits: %d, Misses: %d\n", stats.Hits, stats.Misses)
}

Statistiken umfassen:

• Hits: Anzahl der Cache-Treffer
• Misses: Anzahl der Cache-Fehlschlaege
• KeyCount: Aktuelle Anzahl der Schluessel
• BytesUsed: Ungefaehrer verwendeter Speicher
• Evictions: Wegen Kapazitaet entfernte Schluessel

Gesundheitspruefung (Ping)

if p, ok := cache.(cache.Pinger); ok {
    if err := p.Ping(ctx); err != nil {
        // Cache ist nicht gesund
    }
}

Die Pinger-Schnittstelle ist hauptsaechlich fuer verteilte Caches (Olric) nuetzlich, um die Cluster-Konnektivitaet zu ueberpruefen.

Batch-Operationen

// Batch-Get
if mg, ok := cache.(cache.MultiGetter); ok {
    results, err := mg.GetMulti(ctx, []string{"key1", "key2", "key3"})
}

// Batch-Set
if ms, ok := cache.(cache.MultiSetter); ok {
    err := ms.SetMultiWithTTL(ctx, items, 5*time.Minute)
}

Performance-Tipps

Ristretto optimieren

1. num_counters angemessen setzen: Verwenden Sie 10x Ihrer erwarteten maximalen Eintraege. Zu niedrig reduziert die Trefferquote; zu hoch verschwendet Speicher.

2. max_cost basierend auf Antwortgroessen dimensionieren: LLM-Antworten variieren stark. Ueberwachen Sie die tatsaechliche Nutzung und passen Sie an.

3. TTL weise verwenden: Kurze TTLs (1-5 Min) fuer dynamischen Inhalt, laengere TTLs (1 Stunde+) fuer deterministische Antworten.

4. Metriken ueberwachen: Verfolgen Sie die Trefferquote, um die Cache-Effektivitaet zu validieren:

   hit_rate = hits / (hits + misses)

   Streben Sie >80% Trefferquote fuer effektives Caching an.

Olric optimieren

1. Nahe an cc-relay-Instanzen bereitstellen: Netzwerklatenz dominiert die Performance verteilter Caches.

2. Embedded-Modus fuer Einzel-Knoten-Deployments verwenden: Vermeidet externe Abhaengigkeiten bei Beibehaltung der HA-faehigen Konfiguration.

3. Cluster angemessen dimensionieren: Jeder Knoten sollte genuegend Speicher fuer den vollstaendigen Datensatz haben (Olric repliziert Daten).

4. Cluster-Gesundheit ueberwachen: Verwenden Sie die Pinger-Schnittstelle in Gesundheitspruefungen.

Allgemeine Tipps

1. Cache-Schluessel-Design: Verwenden Sie deterministische Schluessel basierend auf Anfrageinhalten. Schliessen Sie Modellname, Prompt-Hash und relevante Parameter ein.

2. Streaming-Antworten nicht zwischenspeichern: Streaming-SSE-Antworten werden standardmaessig aufgrund ihrer inkrementellen Natur nicht zwischengespeichert.

3. Cache-Aufwaermung erwaegen: Fuer vorhersehbare Workloads den Cache mit haeufigen Abfragen vorausfuellen.

Fehlerbehebung

Cache-Fehlschlaege bei erwarteten Treffern

1. Schluesselgenerierung pruefen: Stellen Sie sicher, dass Cache-Schluessel deterministisch sind und keine Zeitstempel oder Anfrage-IDs enthalten.

2. TTL-Einstellungen ueberpruefen: Eintraege koennten abgelaufen sein. Pruefen Sie, ob die TTL fuer Ihren Anwendungsfall zu kurz ist.

3. Evictions ueberwachen: Hohe Eviction-Zaehler zeigen an, dass max_cost zu niedrig ist:

   stats := cache.Stats()
   if stats.Evictions > 0 {
       // Erwaegen Sie, max_cost zu erhoehen
   }

Ristretto speichert keine Eintraege

Ristretto verwendet eine Admission-Policy, die Eintraege ablehnen kann, um hohe Trefferquoten zu erhalten. Dies ist normales Verhalten:

1. Neue Eintraege koennen abgelehnt werden: TinyLFU erfordert, dass Eintraege ihren Wert durch wiederholten Zugriff “beweisen”.

2. Auf Buffer-Flush warten: Ristretto puffert Schreibvorgaenge. Rufen Sie cache.Wait() in Tests auf, um sicherzustellen, dass Schreibvorgaenge verarbeitet werden.

3. Kostenberechnung pruefen: Eintraege mit Kosten > max_cost werden nie gespeichert.

Olric-Cluster-Konnektivitaetsprobleme

1. Netzwerkkonnektivitaet ueberpruefen: Stellen Sie sicher, dass alle Knoten sich gegenseitig auf Port 3320 (oder konfiguriertem Port) erreichen koennen.

2. Firewall-Regeln pruefen: Olric erfordert bidirektionale Kommunikation zwischen Knoten.

3. Adressen validieren: Im Client-Modus stellen Sie sicher, dass mindestens eine Adresse in der Liste erreichbar ist.

4. Logs ueberwachen: Aktivieren Sie Debug-Protokollierung, um Cluster-Mitgliedschafts-Ereignisse zu sehen:

   logging:
     level: debug

Speicherdruck

1. max_cost reduzieren: Verringern Sie die Cache-Groesse, um den Speicherverbrauch zu reduzieren.

2. Kuerzere TTLs verwenden: Eintraege schneller ablaufen lassen, um Speicher freizugeben.

3. Zu Olric wechseln: Speicherdruck auf mehrere Knoten verteilen.

4. Mit Metriken ueberwachen: Verfolgen Sie BytesUsed, um den tatsaechlichen Speicherverbrauch zu verstehen.

Knoten koennen dem Cluster nicht beitreten

Symptom: Knoten starten, aber finden sich nicht gegenseitig.

Ursachen und Loesungen:

1. Falscher Peer-Port: Peers muessen den memberlist-Port verwenden (bind_addr + 2), nicht den Olric-Port.

   # Falsch
   peers:
     - "other-node:3320"  # Dies ist der Olric-Port
   
   # Richtig
   peers:
     - "other-node:3322"  # Memberlist-Port = 3320 + 2

2. Firewall blockiert: Stellen Sie sicher, dass sowohl Olric- als auch memberlist-Ports offen sind.

   # Konnektivitaet pruefen
   nc -zv other-node 3320  # Olric-Port
   nc -zv other-node 3322  # Memberlist-Port

3. DNS-Aufloesung: Ueberpruefen Sie, ob Hostnamen korrekt aufgeloest werden.

   getent hosts other-node

4. Umgebungs-Mismatch: Alle Knoten muessen dieselbe environment-Einstellung verwenden.

Quorum-Fehler

Symptom: “not enough members” oder Operationen schlagen fehl, obwohl Knoten laufen.

Loesung: Stellen Sie sicher, dass member_count_quorum kleiner oder gleich der Anzahl tatsaechlich laufender Knoten ist.

# Fuer 2-Knoten-Cluster
member_count_quorum: 2  # Erfordert beide Knoten

# Fuer 3-Knoten-Cluster mit 1-Knoten-Fehlertoleranz
member_count_quorum: 2  # Erlaubt, dass 1 Knoten ausfaellt

Daten werden nicht repliziert

Symptom: Daten verschwinden, wenn ein Knoten ausfaellt.

Loesung: Stellen Sie sicher, dass replica_count > 1 ist und genuegend Knoten vorhanden sind.

replica_count: 2          # 2 Kopien speichern
member_count_quorum: 2    # 2 Knoten zum Schreiben benoetigt

Fehlerbehandlung

Das Cache-Paket definiert Standardfehler fuer haeufige Bedingungen:

import "github.com/anthropics/cc-relay/internal/cache"

data, err := c.Get(ctx, key)
switch {
case errors.Is(err, cache.ErrNotFound):
    // Cache-Fehlschlag - vom Backend abrufen
case errors.Is(err, cache.ErrClosed):
    // Cache wurde geschlossen - neu erstellen oder fehlschlagen
case err != nil:
    // Anderer Fehler (Netzwerk, Serialisierung, etc.)
}

Naechste Schritte

• Konfigurationsreferenz
• Architektur-Uebersicht
• API-Dokumentation