系統講解PHP快取技術

本篇文章為大家帶來了關於PHP的相關知識，其中主要介紹了快取技術的相關內容，快取已經成了專案中必不可少的一部分，是提高效能最好的方式，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。

概述

#快取已經變成了專案中是必不可少的一部分，它是提高效能最好的方式，例如減少網路I/O、減少磁碟I/O 等，使專案載入速度變的更快。

快取可以是CPU快取、記憶體快取、硬碟緩存，不同的快取查詢速度也不一樣（CPU快取 優於 記憶體快取 優於 硬碟快取）。

接下來，給大家逐一介紹。

瀏覽器快取

瀏覽器將請求過的頁面儲存在客戶端快取中，當訪客再次造訪這個頁面時，瀏覽器就可以直接從客戶端快取讀取數據，減少了對伺服器的訪問，加快了網頁的載入速度。

強快取

用戶發送的請求，直接從客戶端快取中獲取，不請求伺服器。

根據 Expires 和 Cache-Control 判斷是否要命中強快取。

程式碼如下：

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 也可以設定以下參數：

• public：可以被所有的使用者快取（終端使用者的瀏覽器/CDN伺服器）

• private：只能被終端使用者的瀏覽器快取

• no-cache：不使用本機快取

• no-store：禁止快取資料

協商快取

使用者發送的請求，發送給伺服器，由伺服器判定是否使用客戶端快取。

程式碼如下：

$last_modify = strtotime($_SERVER['HTTP_IF_MODIFIED_SINCE']);
if (time() - $last_modify < 3600) {
   header(&#39;Last-Modified: &#39;. gmdate(&#39;D, d M Y H:i:s&#39;, $last_modify).&#39; GMT&#39;);
   header(&#39;HTTP/1.1 304&#39;); //Not Modified
   exit;
}
header(&#39;Last-Modified: &#39;. gmdate(&#39;D, d M Y H:i:s&#39;).&#39; GMT&#39;);

使用者操作行為對快取的影響

#檔案快取

資料檔案快取

將更新頻率低，讀取頻率高的數據，快取成檔案。

例如，專案中多個地方用到城市資料做三級連動，我們就可以將城市資料快取成一個文件（city_data.json），JS 可以直接讀取這個文件，無需請求後端伺服器.

全站靜態化

CMS（內容管理系統），或許大家都比較熟悉，像是早期的DEDE、PHPCMS，後台都可以設定靜態化HTML，使用者在造訪網站的時候讀取的都是靜態HTML，不用請求後端的資料庫，也不用Ajax請求資料接口，加快了網站的載入速度。

靜態化HTML有以下優點：

• 有利於搜尋引擎的收錄（SEO）

• 頁面開啟速度快

• 減少伺服器負擔

CDN快取

CDN（Content Delivery Network）內容分發網絡。

使用者造訪網站時，自動選擇就近的CDN節點內容，不需要請求來源伺服器，加快了網站的開啟速度。

快取主要包括 HTML、圖片、CSS、JS、XML 等靜態資源。

NoSQL快取

Memcached 快取

Memcached 是高效能的分散式記憶體快取伺服器。

一般的使用目的是，透過快取資料庫查詢結果，減少資料庫存取次數，以提高動態網路應用程式的速度、提高可擴充性。

它也能夠用來儲存各種格式的數據，包括圖像、影片、檔案等。

Memcached 僅支援K/V類型的數據，不支援持久化儲存。

Memcache 與 Memcached 的差異

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

Memcached 最後發佈時間為2018-12-24，Memcache 最後發佈時間2013-04-07。

Memcached 基於libmemcached，Memcache 基於PECL擴充。

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 常拿來與Redis 做對比，接下來介紹下Redis 快取。

Redis快取

Redis 是高效能的 K/V 資料庫。

Redis 很大程度補償了Memcached K/V儲存的不足，例如List（鍊錶）、Set（集合）、Zset（有序集合）、Hash（雜湊），既可以將資料儲存在記憶體中，也可以將資料持久化到磁碟上，支援主從同步。

總的來說，可以將 Redis 看作是 Memcached 的擴充版，更加重量級，功能更強大。

Redis 在日常工作中使用的居多。

Redis 學習網址：http://www.redis.cn/

MongoDB快取##

MongoDB 是一个基于分布式文件存储的数据库。由 C++ 语言编写。

旨在为 WEB 应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

MongoDB 是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品，是非关系数据库当中功能最丰富，最像关系数据库的。

MongoDB 学习网址：http://www.mongodb.org.cn

WEB服务器缓存

Apache缓存

利用 mod_expires ，指定缓存的过期时间，可以缓存HTML、图片、JS、CSS 等。

打开 http.conf，开启模块：

LoadModule expires_module modules/mod_expires.so

指定缓存的过期时间：

<IfModule expires_module>
    #打开缓存
    ExpiresActive on
    #css缓存(8640000秒=10天)
    ExpiresByType text/css A8640000
    #js缓存
    ExpiresByType application/x-javascript A8640000
    ExpiresByType application/javascript A8640000
    #html缓存
    ExpiresByType text/html A8640000
    #图片缓存
    ExpiresByType image/jpeg A8640000
    ExpiresByType image/gif A8640000
    ExpiresByType image/png A8640000
    ExpiresByType image/x-icon A8640000
</IfModule>

Nginx缓存

利用 expire 参数，指定缓存的过期时间，可以缓存HTML、图片、JS、CSS 等。

打开 nginx.conf ：

//以图片为例：
location ~\.(gif|jpg|jepg|png|bmp|ico)$ { #加入新的location
   root html;
   expires 1d; #指定缓存时间
}

大家也可以了解下：proxycachepath 和 proxy_cache，进行缓存的设置。

Opcode缓存

Opcode（Operate Code）操作码。

PHP程序运行完后，马上释放所有内存，所有程序中的变量都销毁，每次请求都要重新翻译、执行，导致速度可能会偏慢。

当解释器完成对脚本代码的分析后，便将它们生成可以直接运行的中间代码，也称为操作码。

操作码 的目地是避免重复编译，减少CPU和内存开销。

APC缓存

APC（Alternative PHP Cache）可选 PHP 缓存。

APC 的目标是提供一个自由、 开放，和健全的框架，用于缓存、优化 PHP 中间代码。

APC 可以去掉 php 动态解析以及编译的时间，使php脚本可以执行的更快。

APC 扩展最后的发布时间为 2012-09-03。

感兴趣可以了解下，官方介绍：http://php.net/manual/zh/book.apc.php

eAccelerator

eAccelerator：A PHP opcode cache。

感兴趣可以了解下，官方介绍：http://eaccelerator.net/

XCache

XCache 是一个又快又稳定的 PHP opcode 缓存器。

感兴趣可以了解下，官方介绍：http://xcache.lighttpd.net/

小结

文章主要简单的介绍了 浏览器缓存、文件缓存、NoSQL缓存、WEB服务器缓存、Opcode缓存。

每一种缓存都可以深入研究，从介绍 -> 安装 -> 使用 -> 总结应用场景。

大家可以思考下，通过上面的介绍，工作中我们使用了哪些缓存？

还可以再使用哪些缓存，可以对我们的项目有帮助？

关于缓存的常见问题

用过缓存，大家肯定遇到过比较头痛的问题，比如数据一致性，雪崩，热点数据缓存，缓存监控等等。

给大家列出几个问题，纯属抛转引玉。

当项目中使用到缓存，我们是选择 Redis 还是 Memcached ，为什么？

举一些场景：

一、比如实现一个简单的日志收集功能或发送大量短信、邮件的功能，实现方式是先将数据收集到队列中，然后有一个定时任务去消耗队列，处理该做的事情。

直接使用 Redis 的 lpush，rpop 或 rpush，lpop。

//进队列
$redis->lpush(key, value);
//出队列
$redis->rpop(key);
Memcached 没有这种数据结构。

二、比如我们要存储用户信息，ID、姓名、电话、年龄、身高 ，怎么存储？

方案一：key => value

key = userdata用户ID

value = json_encode(用户数据)

查询时，先取出key，然后进行json_decode解析。

方案二：hash

key = userdata用户ID

hashKey = 姓名，value = xx

hashKey = 电话，value = xx

hashKey = 年龄，value = xx

hashKey = 身高，value = xx

查询时，取出key即可。

//新增
$redis->hSet(key, hashKey, value);
$redis->hSet(key, hashKey, value);
$redis->hSet(key, hashKey, value);
//编辑
$redis->hSet(key, hashKey, value);
//查询
$redis->hGetAll(key); //查询所有属性
$redis->hGet(key, hashKey); //查询某个属性

方案二 优于 方案一。

三、比如社交项目类似于新浪微博，个人中心的关注列表和粉丝列表，双向关注列表，还有热门微博，还有消息订阅 等等。

以上都用 Redis 提供的相关数据结构即可。

四、Memcached 只存储在内存中，而 Redis 既可以存储在内存中，也可以持久化到磁盘上。

如果需求中的数据需要持久化，请选择 Redis 。

个人在工作中没有用到 Memcached ，通过查询资料得到 Memcached 内存分配时优于 Redis。

Memcached 默认使用 Slab Allocation 机制管理内存，按照预先规定的大小，将分配的内存分割成特定长度的块以存储相应长度的key-value数据记录，以完全解决内存碎片问题。

如何保证，缓存与数据库的数据一致性？

新增数据：先新增到数据库，再新增到缓存。

编辑数据：先删除缓存数据，再修改数据库中数据，再新增到缓存。

删除数据：先删除缓存数据，再删除数据库中数据。

查詢數據：先查詢快取數據，沒有，再查詢資料庫，再新增到快取。

強一致性是很難保證的，例如交易一致性，時間點一致性，最終一致性等。

具體問題具體分析吧。

快取穿透怎麼辦？

用戶請求快取中不存在的數據，導致請求直接落在資料庫上。

一、設定有規則的Key值，先驗證Key是否符合規格。

二、介面限流、降級、熔斷，請研究 istio：https://istio.io/

三、布林過濾器。

四、為不存在的key值，設定空快取和過期時間，如果儲存層創建了數據，及時更新快取。

雪崩怎麼辦？

一、互斥鎖，只允許一個請求去重建索引，其他請求等待快取重建執行完，重新從快取取得資料。

二、雙快取策略，原始快取和拷貝緩存，當原始快取失效請求拷貝緩存，原始快取失效時間設定為短期，拷貝快取設定為長期。

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