系统的讲解 - PHP 缓存技术
概述
缓存已经成了项目中是必不可少的一部分，它是提高性能最好的方式，例如减少网络i/o、减少磁盘i/o 等，使项目加载速度变的更快。
缓存可以是cpu缓存、内存缓存、硬盘缓存，不同的缓存查询速度也不一样（cpu缓存 > 内存缓存 > 硬盘缓存）。
接下来，给大家逐一进行介绍。
浏览器缓存
浏览器将请求过的页面存储在客户端缓存中，当访问者再次访问这个页面时，浏览器就可以直接从客户端缓存中读取数据，减少了对服务器的访问，加快了网页的加载速度。
强缓存
用户发送的请求，直接从客户端缓存中获取，不请求服务器。
根据 expires 和 cache-control 判断是否命中强缓存。
代码如下：
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 还可以设置以下参数：
- public：可以被所有的用户缓存（终端用户的浏览器/cdn服务器）
- private：只能被终端用户的浏览器缓存
- no-cache：不使用本地缓存
- no-store：禁止缓存数据
协商缓存
用户发送的请求，发送给服务器，由服务器判定是否使用客户端缓存。
代码如下：
$last_modify = strtotime($_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');
用户操作行为对缓存的影响
| 操作行为 | expires | last-modified |
|---|---|---|
| 地址栏回车 | 有效 | 有效 |
| 页面跳转 | 有效 | 有效 |
| 新开窗口 | 有效 | 有效 |
| 前进/后退 | 有效 | 有效 |
| f5刷新 | 无效 | 有效 |
| ctrl+f5刷新 | 无效 | 无效 |
文件缓存
数据文件缓存
将更新频率低，读取频率高的数据，缓存成文件。
比如，项目中多个地方用到城市数据做三级联动，我们就可以将城市数据缓存成一个文件（city_data.json），js 可以直接读取这个文件，无需请求后端服务器。
全站静态化
cms（内容管理系统），也许大家都比较熟悉，比如早期的 dede、phpcms，后台都可以设置静态化html，用户在访问网站的时候读取的都是静态html，不用请求后端的数据库，也不用ajax请求数据接口，加快了网站的加载速度。
静态化html有以下优点：
- 有利于搜索引擎的收录（seo）
- 页面打开速度快
- 减少服务器负担
cdn缓存
cdn（content delivery network）内容分发网络。
用户访问网站时，自动选择就近的cdn节点内容，不需要请求源服务器，加快了网站的打开速度。
缓存主要包括 html、图片、css、js、xml 等静态资源。
nosql缓存
memcached 缓存
memcached 是高性能的分布式内存缓存服务器。
一般的使用目的是，通过缓存数据库查询结果，减少数据库访问次数，以提高动态web应用的速度、提高可扩展性。
它也能够用来存储各种格式的数据，包括图像、视频、文件等。
memcached 仅支持k/v类型的数据，不支持持久化存储。
memcache 与 memcached 的区别
- memcached 从0.2.0开始，要求php版本>=5.2.0，memcache 要求php版本>=4.3。
- memcached 最后发布时间为2018-12-24，memcache 最后发布时间2013-04-07。
- memcached 基于libmemcached，memcache 基于pecl扩展。
可以将 memcached 看作是 memcache 的升级版。
php memcached 使用手册：
memcached 经常拿来与 redis 做对比，接下来介绍下 redis 缓存。
redis缓存
redis 是一个高性能的 k/v 数据库。
redis 很大程度补偿了 memcached k/v存储的不足，比如 list（链表）、set（集合）、zset（有序集合）、hash（散列），既可以将数据存储在内存中，也可以将数据持久化到磁盘上，支持主从同步。
总的来说，可以将 redis 看作是 memcached 的扩展版，更加重量级，功能更强大。
redis 在日常工作中使用的居多。
redis 学习网址：
mongodb缓存
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：
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：proxy_cache_path 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*、 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：
eaccelerator
eaccelerator：a php opcode cache。
感兴趣可以了解下，官方介绍：
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：
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 = user_data_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 = user_data_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。
查询数据：先查询缓存数据，没有，再查询数据库，再新增到缓存。
强一致性是很难保证的，比如事务一致性，时间点一致性，最终一致性等。
具体问题具体分析吧。
缓存穿透怎么办？
用户请求缓存中不存在的数据，导致请求直接落在数据库上。
一、设置有规则的key值，先验证key是否符合规范。
二、接口限流、降级、熔断，请研究 istio：
三、布隆过滤器。
四、为不存在的key值，设置空缓存和过期时间，如果存储层创建了数据，及时更新缓存。
雪崩怎么办？
一、互斥锁，只允许一个请求去重建索引，其他请求等待缓存重建执行完，重新从缓存获取数据。
二、双缓存策略，原始缓存和拷贝缓存，当原始缓存失效请求拷贝缓存，原始缓存失效时间设置为短期，拷贝缓存设置为长期。
已上，纯属抛转引玉，结合自己的情况，具体问题，具体分析吧。
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