系統講解PHP快取技術

本篇文章給大家帶來了關於的相關知識，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、硬碟快取，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，給大家逐一進行介紹。

瀏覽器快取

瀏覽器將請求過的頁面儲存在使用者端快取中，當存取者再次存取這個頁面時，瀏覽器就可以直接從使用者端快取中讀取資料，減少了對伺服器的存取，加快了網頁的載入速度。

強快取

使用者傳送的請求，直接從使用者端快取中獲取，不請求伺服器。

根據 Expires 和 Cache-Control 判斷是否命中強快取。

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
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Cache-Control 還可以設定以下引數：

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：不使用本地快取
no-store：禁止快取資料

協商快取

使用者傳送的請求，傳送給伺服器，由伺服器判定是否使用使用者端快取。

程式碼如下：

$last_modify = strtotime($_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');
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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，讀取頻率高的資料，快取成檔案。

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

全站靜態化

CMS（內容管理系統），也許大家都比較熟悉，比如早期的 DEDE、PHPCMS，後臺都可以設定靜態化HTML，使用者在存取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請求資料介面，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）內容分發網路。

使用者存取網站時，自動選擇就近的CDN節點內容，不需要請求源伺服器，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，通過快取資料庫查詢結果，減少資料庫存取次數，以提高動態Web應用的速度、提高可延伸性。

它也能夠用來儲存各種格式的資料，包括影象、視訊、檔案等。

Memcached 僅支援K/V型別的資料，不支援持久化儲存。

Memcache 與 Memcached 的區別

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

Memcached 最後釋出時間為2018-12-24，Memcache 最後釋出時間2013-04-07。

Memcached 基於libmemcached，Memcache 基於PECL擴充套件。

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 經常拿來與 Redis 做對比，接下來介紹下 Redis 快取。

Redis快取

Redis 是一個高效能的 K/V 資料庫。

Redis 很大程度補償了 Memcached K/V儲存的不足，比如 List（連結串列）、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 的擴充套件版，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 是一個基於分散式檔案儲存的資料庫。由 C++ 語言編寫。

旨在為 WEB 應用提供可延伸的高效能資料儲存解決方案。

MongoDB 是一個介於關聯式資料庫和非關聯式資料庫之間的產品，是非關聯式資料庫當中功能最豐富，最像關聯式資料庫的。

MongoDB 學習網址：http://www.mongodb.org.cn

WEB伺服器快取

Apache快取

利用 mod_expires ，指定快取的過期時間，可以快取HTML、圖片、JS、CSS 等。

開啟 http.conf，開啟模組：

LoadModule expires_module modules/mod_expires.so
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指定快取的過期時間：

<IfModule expires_module>
    #開啟快取
    ExpiresActive on
    #css快取(8640000秒=10天)
    ExpiresByType text/css A8640000
    #js快取
    ExpiresByType application/x-javascript A8640000
    ExpiresByType application/javascript A8640000
    #html快取
    ExpiresByType text/html A8640000
    #圖片快取
    ExpiresByType image/jpeg A8640000
    ExpiresByType image/gif A8640000
    ExpiresByType image/png A8640000
    ExpiresByType image/x-icon A8640000
</IfModule>
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Nginx快取

利用 expire 引數，指定快取的過期時間，可以快取HTML、圖片、JS、CSS 等。

開啟 nginx.conf ：

//以圖片為例：
location ~\.(gif|jpg|jepg|png|bmp|ico)$ { #加入新的location
   root html;
   expires 1d; #指定快取時間
}
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大家也可以瞭解下：proxycachepath 和 proxy_cache，進行快取的設定。

Opcode快取

Opcode（Operate Code）操作碼。

PHP程式執行完後，馬上釋放所有記憶體，所有程式中的變數都銷燬，每次請求都要重新翻譯、執行，導致速度可能會偏慢。

當直譯器完成對指令碼程式碼的分析後，便將它們生成可以直接執行的中間程式碼，也稱為操作碼。

操作碼的目地是避免重複編譯，減少CPU和記憶體開銷。

APC快取

APC（Alternative PHP Cache）可選 PHP 快取。

APC 的目標是提供一個自由、開放，和健全的框架，用於快取、優化 PHP 中間程式碼。

APC 可以去掉 php 動態解析以及編譯的時間，使php指令碼可以執行的更快。

APC 擴充套件最後的釋出時間為 2012-09-03。

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

eAccelerator

eAccelerator：A PHP opcode cache。

感興趣可以瞭解下，官方介紹：http://eaccelerator.net/

XCache

XCache 是一個又快又穩定的 PHP opcode 快取器。

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

小結

文章主要簡單的介紹了瀏覽器快取、檔案快取、NoSQL快取、WEB伺服器快取、Opcode快取。

每一種快取都可以深入研究，從介紹 -> 安裝 -> 使用 -> 總結應用場景。

大家可以思考下，通過上面的介紹，工作中我們使用了哪些快取？

還可以再使用哪些快取，可以對我們的專案有幫助？

關於快取的常見問題

用過快取，大家肯定遇到過比較頭痛的問題，比如資料一致性，雪崩，熱點資料快取，快取監控等等。

給大家列出幾個問題，純屬拋轉引玉。

當專案中使用到快取，我們是選擇 Redis 還是 Memcached ，為什麼？

舉一些場景：

一、比如實現一個簡單的紀錄檔收集功能或傳送大量簡訊、郵件的功能，實現方式是先將資料收集到佇列中，然後有一個定時任務去消耗佇列，處理該做的事情。

直接使用 Redis 的 lpush，rpop 或 rpush，lpop。

//進佇列
$redis->lpush(key, value);
//出佇列
$redis->rpop(key);
Memcached 沒有這種資料結構。
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二、比如我們要儲存使用者資訊，ID、姓名、電話、年齡、身高，怎麼儲存？

方案一：key => value

key = userdata使用者ID

value = json_encode(使用者資料)

查詢時，先取出key，然後進行json_decode解析。

方案二：hash

key = userdata使用者ID

hashKey = 姓名，value = xx

hashKey = 電話，value = xx

hashKey = 年齡，value = xx

hashKey = 身高，value = xx

查詢時，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
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方案二優於方案一。

三、比如社交專案類似於新浪微博，個人中心的關注列表和粉絲列表，雙向關注列表，還有熱門微博，還有訊息訂閱等等。

以上都用 Redis 提供的相關資料結構即可。

四、Memcached 只儲存在記憶體中，而 Redis 既可以儲存在記憶體中，也可以持久化到磁碟上。

如果需求中的資料需要持久化，請選擇 Redis 。

個人在工作中沒有用到 Memcached ，通過查詢資料得到 Memcached 記憶體分配時優於 Redis。

Memcached 預設使用 Slab Allocation 機制管理記憶體，按照預先規定的大小，將分配的記憶體分割成特定長度的塊以儲存相應長度的key-value資料記錄，以完全解決記憶體碎片問題。

如何保證，快取與資料庫的資料一致性？

新增資料：先新增到資料庫，再新增到快取。

編輯資料：先刪除快取資料，再修改資料庫中資料，再新增到快取。

刪除資料：先刪除快取資料，再刪除資料庫中資料。

查詢資料：先查詢快取資料，沒有，再查詢資料庫，再新增到快取。

強一致性是很難保證的，比如事務一致性，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？

使用者請求快取中不存在的資料，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是否符合規範。

二、介面限流、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，設定空快取和過期時間，如果儲存層建立了資料，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，重新從快取獲取資料。

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

推薦學習：《》

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