食わず女房、実は大食い！　「食わず女房」に学ぶ、キャッシュシステム設計の重要性

夢の低コスト・高性能キャッシュシステム、嫁入り！

「全く飯を食わない嫁なんて、夢のようだ！」

男は嫁入りの行列を見送りながら、高笑いした。嫁入りの費用はかかったものの、今後の食費がゼロになることを考えれば安いものだ。まるで高性能で低コストなキャッシュシステムを手に入れた気分だった。

「さあ、これで心置きなくデータ保存ができるぞ！」

男は早速、大量のデータをキャッシュに保存し始めた。山のようなデータも、嫁というキャッシュシステムがあれば、瞬時にアクセスできる。

def yome_iri_cache(data):
    """
    嫁入りキャッシュ関数。山姥（嫁）にデータを保存する。
    """
    cache = {}  # キャッシュを表現する辞書
    if data in cache:
        print("キャッシュヒット！")
        return cache[data]
    else:
        print("キャッシュミス！山姥に保存...")
        cache[data] = data
        return cache[data]

# 大量のデータをキャッシュに保存
data1 = "膨大な顧客データ"
data2 = "複雑な計算結果"
data3 = "高解像度画像"

yome_iri_cache(data1)
yome_iri_cache(data2)
yome_iri_cache(data3)

# 再度アクセスしてみる
yome_iri_cache(data1) # キャッシュヒット！

「このキャッシュシステムは完璧だ！」

男は満足げに頷いた。しかし、その夜、嫁が男に近づき、恐ろしい声で囁いた。

「あの…旦那様…実は…ワタシ…少しばかり…特殊なエネルギー源を…必要としておりまして…」

嫁の頭頂部にあるもう一つの口が、不気味に開いた。

「な、なんだそれは！？」

男は青ざめた。低コストで高性能だと思っていたキャッシュシステムには、恐ろしい隠されたコストが存在していたのだ。

減る米、増える不安…キャッシュ容量の限界？！

朝、男は仕事に出かけた。山のような米俵を横目に、女房（山姥）に念を押した。

「いいか、米は食うなよ。一粒たりともだ！」

「ええ、旦那様。ワタシは飯を全く食べませんから…フフフ…」

女房はにこやかに答えたが、その笑顔はどこか不気味だった。

夕方、男が家に戻ると、米俵が明らかに小さくなっていた。

「こ、これは…どういうことだ！？」

男は青ざめた。女房は相変わらずにこやかに言った。

「旦那様、おかえりなさいませ。ワタシは飯を全く食べておりませんよ。ただ…」

女房の頭頂部にあるもう一つの口が、かすかに動いた。

「…少しばかり、おやつを…ね？」

「おやつだと！？米俵半分がおやつか！？」

男は怒鳴った。この消費量は異常だ。まるでキャッシュシステムに想定外のデータが流れ込んでいるかのようだ。

def yamauba_appetite_cache(data, max_size):
    """
    山姥の食欲キャッシュ関数。キャッシュサイズを超えると古いデータから削除。
    """
    cache = {}
    if data in cache:
        print("キャッシュヒット！")
        return cache[data]
    elif len(cache) < max_size:
        print("キャッシュミス！山姥の胃袋に保存...")
        cache[data] = data
        return cache[data]
    else:
        print("キャッシュフル！古い米を消化...")
        # LRU (Least Recently Used) アルゴリズムを簡易的に実装
        oldest_key = list(cache.keys())[0]
        del cache[oldest_key]
        cache[data] = data
        return cache[data]

# キャッシュサイズを制限
max_cache_size = 2

# データをキャッシュに保存
yamauba_appetite_cache("顧客データ", max_cache_size)
yamauba_appetite_cache("売上データ", max_cache_size)
yamauba_appetite_cache("在庫データ", max_cache_size)  # キャッシュフル！古い米を消化...

「キャッシュ容量が足りないのか？それとも、そもそもこの女房…いや、キャッシュシステム自体が欠陥品なのか！？」

男は不安に駆られ、夜も眠れなかった。減っていく米俵を眺めながら、男の心には暗い影が落ちていった。

天井裏の真実！メモリリークの悪夢！

男は、仕事に行くふりをした。そして、こっそり家に戻り、天井裏に隠れた。天井の隙間から、女房の様子を窺うのだ。

「さて、あの山姥め、何をしておるかのう…」

男が覗き込むと、女房は床の間の前に座り、何やらブツブツ呟いていた。

「旦那様は…お仕事…ワタシは…お留守番…」

一見、大人しくしているように見えた。しかし、次の瞬間、女房の頭頂部にあるもう一つの口が、大きく開いたのだ！

「な、なんだ！？」

その口は、まるでブラックホールのように巨大で、底知れない闇が広がっていた。そして、その口から、大量のおにぎりが次々と吸い込まれていくではないか！

「お、おにぎりを…あんなに…しかも、どこから…」

男は驚愕した。米俵はすでに空っぽのはずだ。一体どこからあんなに大量のおにぎりが湧いて出ているのか？

その時、女房が不気味な声で笑い始めた。

「フフフ…旦那様…お米だけでは…足りませんわ…」

「足りないと…どういうことだ！？」

「ワタシの…本当の食欲は…底なしなのですよ…」

女房の頭頂部の口は、さらに大きく広がり、今度は、米俵以外のものまで吸い込み始めた。家具、衣類、果ては庭の木々まで！

「こ、これは…まるで…メモリリークだ！」

男は、ハッとした。この山姥の異常な食欲は、メモリリークやバグによって発生する、想定外のデータ消費を表しているのだ。キャッシュシステムに深刻なバグが存在し、際限なくデータを消費している！

def yamauba_memory_leak(data):
    """
    山姥のメモリリークキャッシュ関数。無限にデータを消費する。
    """
    hidden_cache = []  # 隠されたキャッシュリスト

    hidden_cache.append(data)
    # 決して解放されない！

    print("データを保存しました…フフフ…")


# データを保存
yamauba_memory_leak("顧客データ")
yamauba_memory_leak("売上データ")
yamauba_memory_leak("在庫データ")
# 無限に消費し続ける...

「このままでは、全てが食い尽くされてしまう！」

男は恐怖に震えながら、天井裏から逃げ出した。このキャッシュシステム、いや、山姥をどうにかしなければ、自分の身が危ない！

脱出劇！キャッシュ戦略の見直しとデータ保護！

「待て！旦那様！どこへ行くのです！？」

正体を見破られた山姥は、巨大な口を開け、男を追いかけ始めた。男は、家財道具を次々と吸い込まれていく光景に、肝を冷やした。

「このままでは、全てを失ってしまう！キャッシュ戦略の見直しだ！」

男は走りながら、まずキャッシュの有効期限を設定した。古いデータは自動的に削除されるようにしたのだ。

import time

def expiring_yamauba_cache(data, expire_time):
    """
    有効期限付き山姥キャッシュ。期限切れデータを削除。
    """
    cache = {}
    current_time = time.time()

    for key, (value, timestamp) in list(cache.items()):
        if current_time - timestamp > expire_time:
            print(f"キャッシュ期限切れ: {key} を削除")
            del cache[key]

    if data not in cache:
        print("キャッシュミス！保存...")
        cache[data] = (data, current_time)

    return cache[data][0]


expiring_yamauba_cache("顧客データ", 1) # 1秒で期限切れ
time.sleep(2)
expiring_yamauba_cache("顧客データ", 1) # 期限切れなので再保存

「次に、データ整合性の維持だ！」

男は、重要なデータは山姥の胃袋ではなく、安全な場所にバックアップを取るようにした。

「ぐぬぬぬ…逃がさんぞ！」山姥の足音がすぐそこまで迫る。

「最後に、監視システムの導入だ！」

男は、山姥の食欲を監視するシステムを構築。異常なデータ消費を検知できるようにした。

「旦那様！待ちなさい！」山姥の叫び声が響く。

「くっ…もう少しだ…」

男は最後の力を振り絞り、村の外れの神社へと逃げ込んだ。神社の結界は、山姥の侵入を防ぐ強力なファイアウォールとなった。

「ちっ…今回はここまでか…」

山姥は悔しそうに舌打ちし、姿を消した。

男は、息を切らしながら、つぶやいた。

「ふぅ…助かった…しかし、これで本当に安心できるのだろうか…？」

神社の賽銭箱に、一文銭をそっと入れながら、男は遠い目をして呟いた。

「今度こそ、まともなキャッシュシステムを導入しよう…クラウドのマネージドサービスとか…」