內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究

邢 蕾

（遼寧公安司法管理干部學(xué)院，沈陽(yáng) 110000）

內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究

邢 蕾

（遼寧公安司法管理干部學(xué)院，沈陽(yáng) 110000）

內(nèi)存緩存技術(shù)是基于經(jīng)典的操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問(wèn)理論而衍生出來(lái)的一種內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)，處理器直接訪問(wèn)內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，減少了對(duì)磁盤訪問(wèn)操作而引起的訪問(wèn)等待時(shí)間，是今年來(lái)大型門戶網(wǎng)站以及高訪問(wèn)量的Web應(yīng)用中常見(jiàn)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/訪問(wèn)技術(shù)，下文以內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用為主要內(nèi)容，簡(jiǎn)單介紹了相關(guān)技術(shù)原理以及當(dāng)前流行的技術(shù)匡濟(jì)， 為有效的提升門戶網(wǎng)站響應(yīng)速度、提升用戶體驗(yàn)度的應(yīng)用開(kāi)發(fā)提供一定的技術(shù)參考。

內(nèi)存緩存；門戶；網(wǎng)站開(kāi)發(fā)；應(yīng)用

1 門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵

在Web開(kāi)發(fā)過(guò)程中，對(duì)于門戶網(wǎng)站的開(kāi)發(fā)應(yīng)用技術(shù)有別于其他類型的網(wǎng)站開(kāi)發(fā)技術(shù)，其最明顯的特點(diǎn)在于要充分考慮到“信息量、訪問(wèn)量以及用戶體驗(yàn)度”這幾個(gè)關(guān)鍵因素，而這都是以門戶網(wǎng)站的相應(yīng)速度基礎(chǔ)的，為了提升門戶網(wǎng)站服務(wù)器端響應(yīng)速度，誕生了諸多的訪問(wèn)控制技術(shù)，如增加硬件設(shè)備、采用高性能服務(wù)器設(shè)備等利用物理手段提升網(wǎng)頁(yè)訪問(wèn)速度的方法，同時(shí)還包括諸如頁(yè)面靜態(tài)化處理、代碼的規(guī)范化處理、網(wǎng)站布局設(shè)計(jì)的規(guī)范化要求、內(nèi)存緩存技術(shù)應(yīng)用等軟件層次提升訪問(wèn)速度的手段，都較好的實(shí)現(xiàn)了門戶網(wǎng)站良好的響應(yīng)度。下文將重點(diǎn)從軟件角度——內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用為主要內(nèi)容，分析其技術(shù)原理以及在網(wǎng)站開(kāi)發(fā)中常見(jiàn)的內(nèi)存緩存應(yīng)用系統(tǒng)Memcached和Redis。

2 內(nèi)存緩存技術(shù)簡(jiǎn)介

內(nèi)存緩存技術(shù)作為一種軟件方式提升門戶網(wǎng)站響應(yīng)速度的手段，越來(lái)越被開(kāi)發(fā)人員所重視，甚至于一些IT職位將內(nèi)存緩存技術(shù)的掌握程度作為Web開(kāi)發(fā)人員必備技能來(lái)考察，可見(jiàn)其重要程度。內(nèi)存緩存技術(shù)的技術(shù)原理相對(duì)簡(jiǎn)單，其脫胎于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)原理中非常著名的“20%的數(shù)據(jù)在80%的時(shí)間被訪問(wèn)”理論，通俗的講即，門戶網(wǎng)站中的某個(gè)數(shù)據(jù)一旦被訪問(wèn)，那么將其存入到內(nèi)存中，當(dāng)用戶再次進(jìn)行該數(shù)據(jù)訪問(wèn)時(shí)便能直接從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)，而不必通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或者文件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣便能夠得到較快的訪問(wèn)速度，進(jìn)而提升用戶的體驗(yàn)度。目前常見(jiàn)的內(nèi)存緩存技術(shù)有Memcached和Redis，相對(duì)于傳統(tǒng)的磁盤訪問(wèn)，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，能夠極大的提升數(shù)據(jù)訪問(wèn)速度（據(jù)有關(guān)資料顯示，速度的提升大概在幾個(gè)數(shù)量級(jí)范圍內(nèi)）。除此之外，內(nèi)存緩存技術(shù)作為一種軟件手段，相較于增加硬件，在性價(jià)比方面顯得更有優(yōu)勢(shì)，而這都很好的契合了門戶網(wǎng)站對(duì)于響應(yīng)度、用戶體驗(yàn)度的要求，因此，近年來(lái)大型的門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)應(yīng)用時(shí)都將內(nèi)存緩存技術(shù)作為提升網(wǎng)站相應(yīng)速度，保障用戶體驗(yàn)度的重要舉措。

當(dāng)然，在利用內(nèi)存緩存技術(shù)的時(shí)候應(yīng)當(dāng)考慮到三個(gè)方面的問(wèn)題，即數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)三個(gè)方面的問(wèn)題。其中數(shù)據(jù)加載重點(diǎn)考慮何時(shí)、何種數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)放置到內(nèi)存中進(jìn)行存儲(chǔ)；而數(shù)據(jù)同步則是客戶端或者服務(wù)器對(duì)原有數(shù)據(jù)進(jìn)行更改計(jì)算之后，如何保障與磁盤中數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)重點(diǎn)在數(shù)據(jù)遷移以及應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)故障（如斷電、內(nèi)存損壞等）如何進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

綜上，內(nèi)存緩存技術(shù)是現(xiàn)今以及未來(lái)門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)重要的技術(shù)手段之一，提升其應(yīng)用水平對(duì)于進(jìn)一步提升門戶網(wǎng)站用戶體驗(yàn)度有著至關(guān)重要的意義。

3 流行的內(nèi)存緩存系統(tǒng)介紹

3.1 Memcached系統(tǒng)介紹

Memcached是Danga Interactive公司的產(chǎn)品，作為一種流行的內(nèi)存對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)，能夠有效的減輕門戶網(wǎng)站負(fù)載壓力，提升網(wǎng)站訪問(wèn)速度，被門戶網(wǎng)站大量應(yīng)用。Memcached是基于C/S （客戶端/服務(wù)器模型）構(gòu)建起來(lái)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)存儲(chǔ)Key/Value（鍵/值形式）的哈希表來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的。通常認(rèn)為Memcached具有以下幾個(gè)方面的特征，其是基于libevent（高性能網(wǎng)絡(luò)庫(kù)）事件處理模型的，同時(shí)內(nèi)置了內(nèi)存存儲(chǔ)方式（所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，一旦服務(wù)器重啟或者是Memcached系統(tǒng)重啟，其保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)全部丟失，當(dāng)然在Memcached系統(tǒng)中保存的數(shù)據(jù)達(dá)到了指定的量級(jí)的時(shí)候，系統(tǒng)將按照Least Recently Used算法進(jìn)行數(shù)據(jù)清除操作），并且其所使用的交互協(xié)議相對(duì)比較簡(jiǎn)單，使用的是最為簡(jiǎn)便的文本行協(xié)議，即便是通過(guò)telnet也能夠極其方便的在Memcached系統(tǒng)上獲取、保存數(shù)據(jù)。需要說(shuō)明的是，Memcached雖然是分布式的內(nèi)存數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，但是在其服務(wù)器端并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)其分布式的功能，要實(shí)現(xiàn)分布式需要在客戶端進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。除此之外，Memcached系統(tǒng)由于缺乏安全操作機(jī)制，通?？蛻舳瞬⒉恢苯釉L問(wèn)其系統(tǒng)，而是通過(guò)網(wǎng)站對(duì)外暴露的接口實(shí)現(xiàn)安全訪問(wèn)的。

Memcached對(duì)于PV量較小、數(shù)據(jù)變化頻繁、入庫(kù)要求較高的網(wǎng)站是不適合的，其適合的場(chǎng)所在于查詢數(shù)量較多、對(duì)于實(shí)時(shí)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)要求較低的門戶網(wǎng)站。因此，諸如金融部門網(wǎng)站、小訪問(wèn)量的網(wǎng)站，Memcached技術(shù)都是不適用的。

3.2 Redis技術(shù)介紹

Redis同樣是一種內(nèi)存數(shù)據(jù)緩存系統(tǒng)，其開(kāi)發(fā)工作主要由虛擬機(jī)巨頭VMware公司主導(dǎo)的，提供了多種語(yǔ)言接口。與Memcached系統(tǒng)類似，Redis也提供了Key/Value（鍵值對(duì)）的數(shù)據(jù)保存形式，并且還支持了list（鏈表）、set（集合）、String（字符串）等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的更加豐富使得其在進(jìn)行數(shù)據(jù)應(yīng)用時(shí)更加得心應(yīng)手，這也是與Memcached形成有力競(jìng)爭(zhēng)的重要因素。在數(shù)據(jù)同步處理方面，Redis 與Memcached有較大的區(qū)別，Redis周期性的將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)文件寫入到磁盤文件系統(tǒng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)主從同步，即便是斷電丟失、內(nèi)存損壞，數(shù)據(jù)依然能夠得到有效的恢復(fù)，這是Memcached系統(tǒng)所欠缺的，周期性的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)形式主要有兩種模式，增量存儲(chǔ)以及全量數(shù)據(jù)，增量存儲(chǔ)主要是對(duì)內(nèi)存中數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化操作以后文，寫入到磁盤文件中件的寫操作，而全量數(shù)據(jù)則是直接將內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作。

將Memcached與Redis進(jìn)行比較會(huì)發(fā)現(xiàn)，Redis所支持的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型更加豐富，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)主從備份，并且較好的至此了持久化的處理，對(duì)于系統(tǒng)硬件故障在進(jìn)行數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)重新加載功能。因此，Redis的應(yīng)用前景較之于Memcached系統(tǒng)更加廣泛。除了上述方面的內(nèi)容，Redis系統(tǒng)還提供了聚合計(jì)算、scripting等功能，這也是諸多開(kāi)發(fā)者都將Redis視為Memcached的替代品來(lái)使用的原因。

3.3 Memcached與Redis的不足之處

Memcached是建立多線程技術(shù)之上，通過(guò)阻塞輸入/輸出這樣的網(wǎng)絡(luò)模型之上的，在進(jìn)行事件處理的時(shí)候，Memcached系統(tǒng)采用了鎖機(jī)制以及Cache Coherency來(lái)保障數(shù)據(jù)的一致性，這樣全局變量的加鎖、釋放鎖機(jī)制必然帶來(lái)性能的損耗；而基于單線程的Redis系統(tǒng)而言，在處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的時(shí)候，由于其單線程模型，整個(gè)IO都處于阻塞狀態(tài)，這對(duì)于系統(tǒng)整個(gè)吞吐量也是有很大的影響的。

綜上所述，Memcached是純粹的內(nèi)存緩存，數(shù)據(jù)以鍵值對(duì)的形式一直都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，以此來(lái)提升系統(tǒng)響應(yīng)速度，而Redis則不僅僅提供了鍵值對(duì)的數(shù)據(jù)類型，還提供了諸如List等更為豐富的數(shù)據(jù)類型表示，并且通過(guò)數(shù)據(jù)持久化操作能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)斷電或者丟失以后的恢復(fù)工作，而Memcached則不具備，但是這都要損耗一定的系統(tǒng)性能，開(kāi)發(fā)人員在具體應(yīng)用選擇的時(shí)候應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)需求以及實(shí)際情況進(jìn)行合理的取舍。除去Memcached與Redis這兩個(gè)內(nèi)存緩存技術(shù)當(dāng)前非常流行的技術(shù)框架之外，在軟件行業(yè)中還存在著諸多內(nèi)存緩存技術(shù)，但其流行程度相對(duì)較弱，本文就不一一進(jìn)行介紹了。相信隨著技術(shù)發(fā)展以及數(shù)據(jù)模型的不斷完善，內(nèi)存緩存技術(shù)必定在提升網(wǎng)站響應(yīng)方面發(fā)揮更加強(qiáng)大的功能。

4 小結(jié)

為了提升門戶網(wǎng)站響應(yīng)速度，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站高可用性，內(nèi)存緩存技術(shù)作為一種軟件手段應(yīng)運(yùn)而生。本文以門戶網(wǎng)站作為切入點(diǎn)，分析了其開(kāi)發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)，并以此引入了內(nèi)存緩存技術(shù)，進(jìn)而介紹了當(dāng)前非常流行的內(nèi)存緩存技術(shù)系統(tǒng)Memcached和Redis系統(tǒng)，希望借此能為門戶網(wǎng)站開(kāi)發(fā)在內(nèi)存緩存技術(shù)方面的應(yīng)用提供一定的參考。

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［3］崔解賓.分布式內(nèi)存緩存技術(shù)在數(shù)據(jù)處理平臺(tái)中的研究與應(yīng)用［D］.北京郵電大學(xué)，2015.

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.133