邢 蕾

（遼寧公安司法管理干部學院，沈陽 110000）

內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開發(fā)中的應用研究

邢 蕾

（遼寧公安司法管理干部學院，沈陽 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)訪問理論而衍生出來的一種內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲技術(shù)，處理器直接訪問內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，減少了對磁盤訪問操作而引起的訪問等待時間，是今年來大型門戶網(wǎng)站以及高訪問量的Web應用中常見的數(shù)據(jù)存儲/訪問技術(shù)，下文以內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開發(fā)中的應用為主要內(nèi)容，簡單介紹了相關(guān)技術(shù)原理以及當前流行的技術(shù)匡濟， 為有效的提升門戶網(wǎng)站響應速度、提升用戶體驗度的應用開發(fā)提供一定的技術(shù)參考。

內(nèi)存緩存；門戶；網(wǎng)站開發(fā)；應用

1 門戶網(wǎng)站開發(fā)的關(guān)鍵

在Web開發(fā)過程中，對于門戶網(wǎng)站的開發(fā)應用技術(shù)有別于其他類型的網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)，其最明顯的特點在于要充分考慮到“信息量、訪問量以及用戶體驗度”這幾個關(guān)鍵因素，而這都是以門戶網(wǎng)站的相應速度基礎的，為了提升門戶網(wǎng)站服務器端響應速度，誕生了諸多的訪問控制技術(shù)，如增加硬件設備、采用高性能服務器設備等利用物理手段提升網(wǎng)頁訪問速度的方法，同時還包括諸如頁面靜態(tài)化處理、代碼的規(guī)范化處理、網(wǎng)站布局設計的規(guī)范化要求、內(nèi)存緩存技術(shù)應用等軟件層次提升訪問速度的手段，都較好的實現(xiàn)了門戶網(wǎng)站良好的響應度。下文將重點從軟件角度——內(nèi)存緩存技術(shù)在門戶網(wǎng)站開發(fā)中的應用為主要內(nèi)容，分析其技術(shù)原理以及在網(wǎng)站開發(fā)中常見的內(nèi)存緩存應用系統(tǒng)Memcached和Redis。

2 內(nèi)存緩存技術(shù)簡介

內(nèi)存緩存技術(shù)作為一種軟件方式提升門戶網(wǎng)站響應速度的手段，越來越被開發(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開發(fā)人員必備技能來考察，可見其重要程度。內(nèi)存緩存技術(shù)的技術(shù)原理相對簡單，其脫胎于計算機操作系統(tǒng)原理中非常著名的“20%的數(shù)據(jù)在80%的時間被訪問”理論，通俗的講即，門戶網(wǎng)站中的某個數(shù)據(jù)一旦被訪問，那么將其存入到內(nèi)存中，當用戶再次進行該數(shù)據(jù)訪問時便能直接從內(nèi)存中獲取數(shù)據(jù)，而不必通過訪問數(shù)據(jù)庫或者文件系統(tǒng)來實現(xiàn)，這樣便能夠得到較快的訪問速度，進而提升用戶的體驗度。目前常見的內(nèi)存緩存技術(shù)有Memcached和Redis，相對于傳統(tǒng)的磁盤訪問，將數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，能夠極大的提升數(shù)據(jù)訪問速度（據(jù)有關(guān)資料顯示，速度的提升大概在幾個數(shù)量級范圍內(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，在性價比方面顯得更有優(yōu)勢，而這都很好的契合了門戶網(wǎng)站對于響應度、用戶體驗度的要求，因此，近年來大型的門戶網(wǎng)站開發(fā)應用時都將內(nèi)存緩存技術(shù)作為提升網(wǎng)站相應速度，保障用戶體驗度的重要舉措。

當然，在利用內(nèi)存緩存技術(shù)的時候應當考慮到三個方面的問題，即數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)同步以及數(shù)據(jù)存儲三個方面的問題。其中數(shù)據(jù)加載重點考慮何時、何種數(shù)據(jù)應當放置到內(nèi)存中進行存儲；而數(shù)據(jù)同步則是客戶端或者服務器對原有數(shù)據(jù)進行更改計算之后，如何保障與磁盤中數(shù)據(jù)一致性的問題；數(shù)據(jù)存儲重點在數(shù)據(jù)遷移以及應對數(shù)據(jù)節(jié)點故障（如斷電、內(nèi)存損壞等）如何進行數(shù)據(jù)處理。

綜上，內(nèi)存緩存技術(shù)是現(xiàn)今以及未來門戶網(wǎng)站開發(fā)重要的技術(shù)手段之一，提升其應用水平對于進一步提升門戶網(wǎng)站用戶體驗度有著至關(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)存對象存儲系統(tǒng)，能夠有效的減輕門戶網(wǎng)站負載壓力，提升網(wǎng)站訪問速度，被門戶網(wǎng)站大量應用。Memcached是基于C/S （客戶端/服務器模型）構(gòu)建起來的存儲系統(tǒng)，通過存儲Key/Value（鍵/值形式）的哈希表來實現(xiàn)內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲的。通常認為Memcached具有以下幾個方面的特征，其是基于libevent（高性能網(wǎng)絡庫）事件處理模型的，同時內(nèi)置了內(nèi)存存儲方式（所有數(shù)據(jù)都保存在內(nèi)存中，一旦服務器重啟或者是Memcached系統(tǒng)重啟，其保存在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)全部丟失，當然在Memcached系統(tǒng)中保存的數(shù)據(jù)達到了指定的量級的時候，系統(tǒng)將按照Least Recently Used算法進行數(shù)據(jù)清除操作），并且其所使用的交互協(xié)議相對比較簡單，使用的是最為簡便的文本行協(xié)議，即便是通過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)，但是在其服務器端并沒有實現(xiàn)其分布式的功能，要實現(xiàn)分布式需要在客戶端進行實現(xiàn)。除此之外，Memcached系統(tǒng)由于缺乏安全操作機制，通常客戶端并不直接訪問其系統(tǒng)，而是通過網(wǎng)站對外暴露的接口實現(xiàn)安全訪問的。

Memcached對于PV量較小、數(shù)據(jù)變化頻繁、入庫要求較高的網(wǎng)站是不適合的，其適合的場所在于查詢數(shù)量較多、對于實時寫入數(shù)據(jù)庫要求較低的門戶網(wǎng)站。因此，諸如金融部門網(wǎng)站、小訪問量的網(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)，其開發(fā)工作主要由虛擬機巨頭VMware公司主導的，提供了多種語言接口。與Memcached系統(tǒng)類似，Redis也提供了Key/Value（鍵值對）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)存儲類型，數(shù)據(jù)存儲功能的更加豐富使得其在進行數(shù)據(jù)應用時更加得心應手，這也是與Memcached形成有力競爭的重要因素。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)中來實現(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，這是Memcached系統(tǒng)所欠缺的，周期性的數(shù)據(jù)存儲形式主要有兩種模式，增量存儲以及全量數(shù)據(jù)，增量存儲主要是對內(nèi)存中數(shù)據(jù)進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)進行寫操作。

將Memcached與Redis進行比較會發(fā)現(xiàn)，Redis所支持的數(shù)據(jù)存儲類型更加豐富，同時實現(xiàn)了數(shù)據(jù)主從備份，并且較好的至此了持久化的處理，對于系統(tǒng)硬件故障在進行數(shù)據(jù)恢復時能夠?qū)崿F(xiàn)重新加載功能。因此，Redis的應用前景較之于Memcached系統(tǒng)更加廣泛。除了上述方面的內(nèi)容，Redis系統(tǒng)還提供了聚合計算、scripting等功能，這也是諸多開發(fā)者都將Redis視為Memcached的替代品來使用的原因。

3.3 Memcached與Redis的不足之處

Memcached是建立多線程技術(shù)之上，通過阻塞輸入/輸出這樣的網(wǎng)絡模型之上的，在進行事件處理的時候，Memcached系統(tǒng)采用了鎖機制以及Cache Coherency來保障數(shù)據(jù)的一致性，這樣全局變量的加鎖、釋放鎖機制必然帶來性能的損耗；而基于單線程的Redis系統(tǒng)而言，在處理器進行數(shù)據(jù)運算的時候，由于其單線程模型，整個IO都處于阻塞狀態(tài)，這對于系統(tǒng)整個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)以鍵值對的形式一直都存儲在內(nèi)存中，以此來提升系統(tǒng)響應速度，而Redis則不僅僅提供了鍵值對的數(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工作，而Memcached則不具備，但是這都要損耗一定的系統(tǒng)性能，開發(fā)人員在具體應用選擇的時候應根據(jù)系統(tǒng)需求以及實際情況進行合理的取舍。除去Memcached與Redis這兩個內(nèi)存緩存技術(shù)當前非常流行的技術(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)，但其流行程度相對較弱，本文就不一一進行介紹了。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)站響應方面發(fā)揮更加強大的功能。

4 小結(jié)

為了提升門戶網(wǎng)站響應速度，實現(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運而生。本文以門戶網(wǎng)站作為切入點，分析了其開發(fā)關(guān)鍵點，并以此引入了內(nèi)存緩存技術(shù)，進而介紹了當前非常流行的內(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)站開發(fā)在內(nèi)存緩存技術(shù)方面的應用提供一定的參考。

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