系統(tǒng)講解PHP緩存技術(shù)

本篇文章給大家?guī)砹岁P(guān)于PHP的相關(guān)知識，其中主要介紹了緩存技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，緩存已經(jīng)成了項(xiàng)目中必不可少的一部分，是提高性能最好的方式，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。

概述

緩存已經(jīng)成了項(xiàng)目中是必不可少的一部分，它是提高性能最好的方式，例如減少網(wǎng)絡(luò)I/O、減少磁盤I/O 等，使項(xiàng)目加載速度變的更快。

緩存可以是CPU緩存、內(nèi)存緩存、硬盤緩存，不同的緩存查詢速度也不一樣（CPU緩存 優(yōu)于 內(nèi)存緩存 優(yōu)于 硬盤緩存）。

接下來，給大家逐一進(jìn)行介紹。

瀏覽器緩存

瀏覽器將請求過的頁面存儲在客戶端緩存中，當(dāng)訪問者再次訪問這個頁面時(shí)，瀏覽器就可以直接從客戶端緩存中讀取數(shù)據(jù)，減少了對服務(wù)器的訪問，加快了網(wǎng)頁的加載速度。

強(qiáng)緩存

用戶發(fā)送的請求，直接從客戶端緩存中獲取，不請求服務(wù)器。

根據(jù) Expires 和 Cache-Control 判斷是否命中強(qiáng)緩存。

代碼如下：

header('Expires: '. gmdate('D, d M Y H:i:s', time() + 3600). ' GMT'); header("Cache-Control: max-age=3600"); //有效期3600秒

Cache-Control 還可以設(shè)置以下參數(shù)：

• public：可以被所有的用戶緩存（終端用戶的瀏覽器/CDN服務(wù)器）

• private：只能被終端用戶的瀏覽器緩存

• no-cache：不使用本地緩存

• no-store：禁止緩存數(shù)據(jù)

協(xié)商緩存

用戶發(fā)送的請求，發(fā)送給服務(wù)器，由服務(wù)器判定是否使用客戶端緩存。

代碼如下：

$last_modify = strtotime($_SERVER['HTTP_IF_MODIFIED_SINCE']); if (time() - $last_modify < 3600) {    header('Last-Modified: '. gmdate('D, d M Y H:i:s', $last_modify).' GMT');    header('HTTP/1.1 304'); //Not Modified    exit; } header('Last-Modified: '. gmdate('D, d M Y H:i:s').' GMT');

用戶操作行為對緩存的影響

文件緩存

數(shù)據(jù)文件緩存

將更新頻率低，讀取頻率高的數(shù)據(jù)，緩存成文件。

比如，項(xiàng)目中多個地方用到城市數(shù)據(jù)做三級聯(lián)動，我們就可以將城市數(shù)據(jù)緩存成一個文件（city_data.json），JS 可以直接讀取這個文件，無需請求后端服務(wù)器。

全站靜態(tài)化

CMS（內(nèi)容管理系統(tǒng)），也許大家都比較熟悉，比如早期的 DEDE、PHPCMS，后臺都可以設(shè)置靜態(tài)化HTML，用戶在訪問網(wǎng)站的時(shí)候讀取的都是靜態(tài)HTML，不用請求后端的數(shù)據(jù)庫，也不用Ajax請求數(shù)據(jù)接口，加快了網(wǎng)站的加載速度。

靜態(tài)化HTML有以下優(yōu)點(diǎn)：

• 有利于搜索引擎的收錄（SEO）

• 頁面打開速度快

• 減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)

CDN緩存

CDN（Content Delivery Network）內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。

用戶訪問網(wǎng)站時(shí)，自動選擇就近的CDN節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，不需要請求源服務(wù)器，加快了網(wǎng)站的打開速度。

緩存主要包括 HTML、圖片、CSS、JS、XML 等靜態(tài)資源。

NoSQL緩存

Memcached 緩存

Memcached 是高性能的分布式內(nèi)存緩存服務(wù)器。

一般的使用目的是，通過緩存數(shù)據(jù)庫查詢結(jié)果，減少數(shù)據(jù)庫訪問次數(shù)，以提高動態(tài)Web應(yīng)用的速度、提高可擴(kuò)展性。

它也能夠用來存儲各種格式的數(shù)據(jù)，包括圖像、視頻、文件等。

Memcached 僅支持K/V類型的數(shù)據(jù)，不支持持久化存儲。

Memcache 與 Memcached 的區(qū)別

Memcached 從0.2.0開始，要求PHP版本>=5.2.0，Memcache 要求PHP版本>=4.3。

Memcached 最后發(fā)布時(shí)間為2018-12-24，Memcache 最后發(fā)布時(shí)間2013-04-07。

Memcached 基于libmemcached，Memcache 基于PECL擴(kuò)展。

可以將 Memcached 看作是 Memcache 的升級版。

PHP Memcached 使用手冊：

http://www.php.net/manual/zh/book.memcached.php

Memcached 經(jīng)常拿來與 Redis 做對比，接下來介紹下 Redis 緩存。

Redis緩存

Redis 是一個高性能的 K/V 數(shù)據(jù)庫。

Redis 很大程度補(bǔ)償了 Memcached K/V存儲的不足，比如 List（鏈表）、Set（集合）、Zset（有序集合）、Hash（散列），既可以將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中，也可以將數(shù)據(jù)持久化到磁盤上，支持主從同步。

總的來說，可以將 Redis 看作是 Memcached 的擴(kuò)展版，更加重量級，功能更強(qiáng)大。

Redis 在日常工作中使用的居多。

Redis 學(xué)習(xí)網(wǎng)址：http://www.redis.cn/

MongoDB緩存

MongoDB 是一個基于分布式文件存儲的數(shù)據(jù)庫。由 C++ 語言編寫。

旨在為 WEB 應(yīng)用提供可擴(kuò)展的高性能數(shù)據(jù)存儲解決方案。

MongoDB 是一個介于關(guān)系數(shù)據(jù)庫和非關(guān)系數(shù)據(jù)庫之間的產(chǎn)品，是非關(guān)系數(shù)據(jù)庫當(dāng)中功能最豐富，最像關(guān)系數(shù)據(jù)庫的。

MongoDB 學(xué)習(xí)網(wǎng)址：http://www.mongodb.org.cn

WEB服務(wù)器緩存

Apache緩存

利用 mod_expires ，指定緩存的過期時(shí)間，可以緩存HTML、圖片、JS、CSS 等。

打開 http.conf，開啟模塊：

LoadModule expires_module modules/mod_expires.so

指定緩存的過期時(shí)間：

<IfModule expires_module>     #打開緩存     ExpiresActive on     #css緩存(8640000秒=10天)     ExpiresByType text/css A8640000     #js緩存     ExpiresByType application/x-javascript A8640000     ExpiresByType application/javascript A8640000     #html緩存     ExpiresByType text/html A8640000     #圖片緩存     ExpiresByType image/jpeg A8640000     ExpiresByType image/gif A8640000     ExpiresByType image/png A8640000     ExpiresByType image/x-icon A8640000 </IfModule>

Nginx緩存

利用 expire 參數(shù)，指定緩存的過期時(shí)間，可以緩存HTML、圖片、JS、CSS 等。

打開 nginx.conf ：

//以圖片為例： location ~.(gif|jpg|jepg|png|bmp|ico)$ { #加入新的location    root html;    expires 1d; #指定緩存時(shí)間 }

大家也可以了解下：proxycachepath 和 proxy_cache，進(jìn)行緩存的設(shè)置。

Opcode緩存

Opcode（Operate Code）操作碼。

PHP程序運(yùn)行完后，馬上釋放所有內(nèi)存，所有程序中的變量都銷毀，每次請求都要重新翻譯、執(zhí)行，導(dǎo)致速度可能會偏慢。

當(dāng)解釋器完成對腳本代碼的分析后，便將它們生成可以直接運(yùn)行的中間代碼，也稱為操作碼。

操作碼 的目地是避免重復(fù)編譯，減少CPU和內(nèi)存開銷。

APC緩存

APC（Alternative PHP Cache）可選 PHP 緩存。

APC 的目標(biāo)是提供一個自由、 開放，和健全的框架，用于緩存、優(yōu)化 PHP 中間代碼。

APC 可以去掉 php 動態(tài)解析以及編譯的時(shí)間，使php腳本可以執(zhí)行的更快。

APC 擴(kuò)展最后的發(fā)布時(shí)間為 2012-09-03。

感興趣可以了解下，官方介紹：http://php.net/manual/zh/book.apc.php

eAccelerator

eAccelerator：A PHP opcode cache。

感興趣可以了解下，官方介紹：http://eaccelerator.net/

XCache

XCache 是一個又快又穩(wěn)定的 PHP opcode 緩存器。

感興趣可以了解下，官方介紹：http://xcache.lighttpd.net/

小結(jié)

文章主要簡單的介紹了 瀏覽器緩存、文件緩存、NoSQL緩存、WEB服務(wù)器緩存、Opcode緩存。

每一種緩存都可以深入研究，從介紹 -> 安裝 -> 使用 -> 總結(jié)應(yīng)用場景。

大家可以思考下，通過上面的介紹，工作中我們使用了哪些緩存？

還可以再使用哪些緩存，可以對我們的項(xiàng)目有幫助？

關(guān)于緩存的常見問題

用過緩存，大家肯定遇到過比較頭痛的問題，比如數(shù)據(jù)一致性，雪崩，熱點(diǎn)數(shù)據(jù)緩存，緩存監(jiān)控等等。

給大家列出幾個問題，純屬拋轉(zhuǎn)引玉。

當(dāng)項(xiàng)目中使用到緩存，我們是選擇 Redis 還是 Memcached ，為什么？

舉一些場景：

一、比如實(shí)現(xiàn)一個簡單的日志收集功能或發(fā)送大量短信、郵件的功能，實(shí)現(xiàn)方式是先將數(shù)據(jù)收集到隊(duì)列中，然后有一個定時(shí)任務(wù)去消耗隊(duì)列，處理該做的事情。

直接使用 Redis 的 lpush，rpop 或 rpush，lpop。

//進(jìn)隊(duì)列 $redis->lpush(key, value); //出隊(duì)列 $redis->rpop(key); Memcached 沒有這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

二、比如我們要存儲用戶信息，ID、姓名、電話、年齡、身高 ，怎么存儲？

方案一：key => value

key = userdata用戶ID

value = json_encode(用戶數(shù)據(jù))

查詢時(shí)，先取出key，然后進(jìn)行json_decode解析。

方案二：hash

key = userdata用戶ID

hashKey = 姓名，value = xx

hashKey = 電話，value = xx

hashKey = 年齡，value = xx

hashKey = 身高，value = xx

查詢時(shí)，取出key即可。

//新增 $redis->hSet(key, hashKey, value); $redis->hSet(key, hashKey, value); $redis->hSet(key, hashKey, value); //編輯 $redis->hSet(key, hashKey, value); //查詢 $redis->hGetAll(key); //查詢所有屬性 $redis->hGet(key, hashKey); //查詢某個屬性

方案二 優(yōu)于 方案一。

三、比如社交項(xiàng)目類似于新浪微博，個人中心的關(guān)注列表和粉絲列表，雙向關(guān)注列表，還有熱門微博，還有消息訂閱 等等。

以上都用 Redis 提供的相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)即可。

四、Memcached 只存儲在內(nèi)存中，而 Redis 既可以存儲在內(nèi)存中，也可以持久化到磁盤上。

如果需求中的數(shù)據(jù)需要持久化，請選擇 Redis 。

個人在工作中沒有用到 Memcached ，通過查詢資料得到 Memcached 內(nèi)存分配時(shí)優(yōu)于 Redis。

Memcached 默認(rèn)使用 Slab Allocation 機(jī)制管理內(nèi)存，按照預(yù)先規(guī)定的大小，將分配的內(nèi)存分割成特定長度的塊以存儲相應(yīng)長度的key-value數(shù)據(jù)記錄，以完全解決內(nèi)存碎片問題。

如何保證，緩存與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)一致性？

新增數(shù)據(jù)：先新增到數(shù)據(jù)庫，再新增到緩存。

編輯數(shù)據(jù)：先刪除緩存數(shù)據(jù)，再修改數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)，再新增到緩存。

刪除數(shù)據(jù)：先刪除緩存數(shù)據(jù)，再刪除數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)。

查詢數(shù)據(jù)：先查詢緩存數(shù)據(jù)，沒有，再查詢數(shù)據(jù)庫，再新增到緩存。

強(qiáng)一致性是很難保證的，比如事務(wù)一致性，時(shí)間點(diǎn)一致性，最終一致性等。

具體問題具體分析吧。

緩存穿透怎么辦？

用戶請求緩存中不存在的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致請求直接落在數(shù)據(jù)庫上。

一、設(shè)置有規(guī)則的Key值，先驗(yàn)證Key是否符合規(guī)范。

二、接口限流、降級、熔斷，請研究 istio：https://istio.io/

三、布隆過濾器。

四、為不存在的key值，設(shè)置空緩存和過期時(shí)間，如果存儲層創(chuàng)建了數(shù)據(jù)，及時(shí)更新緩存。

雪崩怎么辦？

一、互斥鎖，只允許一個請求去重建索引，其他請求等待緩存重建執(zhí)行完，重新從緩存獲取數(shù)據(jù)。

二、雙緩存策略，原始緩存和拷貝緩存，當(dāng)原始緩存失效請求拷貝緩存，原始緩存失效時(shí)間設(shè)置為短期，拷貝緩存設(shè)置為長期。

推薦學(xué)習(xí)：《PHP視頻教程》