Кэширование в PHP
Кэширование — это один из способов ускорить ваш код. Смысл любого кэширования состоит в том, чтобы организовать некий буфер, в котором будет храниться уже готовый результат выполнения: то есть вместо выполнения кода, будет отданы данные из кэша.
Использовать кэш нужно в тех участках кода, которые являются наиболее ресурсозатратными. Например длинные циклы или обработка файлов. Также кэширование применяются в функциях, которые могут быть вызваны много раз в коде.
Совершенно бессмысленно создавать кэш для функций, которые редко вызываются в коде. В этом случае затраты на кэширование просто не «окупаются».
Существует два основных подхода к организации кэша: в файле и в памяти.
Скажем, есть некая функция, которая выполняет какой-то сложный расчёт. Эта функция вызывается много раз. Для того, чтобы избежать повторного выполнения, результат сохраняется в статическую переменную. Примерно так:
Если функция имеет входящие аргументы, которые влияют на итоговый результат, то кэшируется не вся функция, а лишь самый ресурсоёмкий участок кода.
function my2($args) < static $cache = false; if ($cache) < $data = $cache; >else < $data = . что-то сложное и ресурсоёмкое . $cache = $data; >$out = . то что зависит от $data и $args return $out; >
Иногда нужно создать кэш, который будет использован несколькими функциями. В этом случае, вместо статичной переменной используют глобальную.
В ООП действуют аналогично, только вместо глобальной переменной применяют singleton/multiton с паттерном Registry.
Кэш в памяти — достаточно простой вариант для реализации. Если вы уже перешли на PHP 7, то учитывайте, что в этой версии очень здорово доработали оптимизацию, поэтому перед доработкой функций, убедитесь, что её выполнение действительно затратно (например с помощью функций профилирования).
Другой вид кэша — файловый. Он позволяет хранить результаты достаточно долго. В таком кэшировании вместо выполнения кода, отдаётся результат из файла-хранилища.
Например вы реализуете функцию, которая работает с csv-файлом: его получение, обработка, проверка и результат помещается в массив, который передаётся уже дальше по коду. Это затратные операции, поэтому полученный массив нужно сохранить в файл. Здесь не имеет смысла применять static-кэш, поскольку функция будет срабатывать для каждого посетителя сайта. Если же мы сохраним в файл, то обработка произойдёт только один раз.
Лучшим способом для хранения php-данных в файле — сериализация. Также можно использовать формат JSON — это для случаев, если нужно сделать кэш читаемым.
Файловый кэш может быть каким-то «глобальным», как например в MaxSite CMS, или «локальным», скажем на уровне шаблона — где задаётся какой-то фиксированный файл кэша определенной функции. «Глобальный» вариант реализуется достаточно просто — есть функции, которые либо добавляют, либо возвращают данные из кэша. Как именно он организован уже не имеет значения.
«Локальный» вариант обычно реализуется по такому алгоритму.
- Проверяется существование файла кэша.
- Если он есть, то он считывается и деселиализуется.
- Если нет, то выполняется участок кода, результат которого сериализуется и записывается в файл кэша.
function my3($file) < $cacheFile = $file . '.cache.txt'; $flag = true; // флаг, что нужна полная обработка if (file_exists($cacheFile)) < // проверка устаревания кэша if (filemtime($cacheFile) >filemtime($file)) < $cache = file_get_contents($cacheFile); $cache = @unserialize($cache); if ($cache) < $data = $cache; $flag = false; >> > if ($flag) < // требуется полная обработка данных $data = . что-то делаем . // сохраняем в кэш file_put_contents($cacheFile, serialize($data)); >. дальше выполняем код с $data . >
При необходимости в такую функцию можно добавить ещё и static-кэширование. Это при условии, что обработка данных также ресурсозатратно. То есть смотреть по ситуации. Кэширование вывода базируется на предыдущих вариантах и используется, когда даже нет смысла выполнять функции. То есть формируется готовый для вывода html-код, он загоняется в кэш (обычно файловый) и потом просто отдаётся как есть. Это самый быстрый в мире кэш. (Кто в курсе, то именно так работает мой maxcache для вп — он формирует кэш из готовых страниц так, что вп даже не запускается.) Для организации такого кэша используется буферизация вывода.
Такой кэш самый эффективный, но его использование будет оправдано для достаточно больших кусков html-кода. При этом нужно учитывать, что в кэш может попасть содержимое индивидуальное для каждого посетителя, например ссылка на профиль. То есть кэш должен учитывать такие ситуации. В MaxSite CMS по этому принципу работает плагин global_cache, где проверяется залогиненность посетителя: если она есть, то кэш для него не работает. PS Вы можете подписаться а мой telegram-канал, где я рассказываю о PHP, MaxSite CMS и т.п. На сайте они публикуются.
# Cache
Memcache is a distributed object caching system and uses key-value for storing small data. Before you start calling Memcache code into PHP, you need to make sure that it is installed. That can be done using class_exists method in php. Once it is validated that the module is installed, you start with connecting to memcache server instance.
if (class_exists('Memcache')) $cache = new Memcache(); $cache->connect('localhost',11211); >else print "Not connected to cache server"; > This will validate that Memcache php-drivers are installed and connect to memcache server instance running on localhost.
Memcache runs as a daemon and is called memcached
In the example above we only connected to a single instance, but you can also connect to multiple servers using
if (class_exists('Memcache')) $cache = new Memcache(); $cache->addServer('192.168.0.100',11211); $cache->addServer('192.168.0.101',11211); > Note that in this case unlike connect , there wont be any active connection until you try to store or fetch a value.
In caching there are three important operations that needs to be implemented
- Store data : Add new data to memcached server
- Get data : Fetch data from memcached server
- Delete data : Delete already existing data from memcached server
# Store data
$cache or memcached class object has a set method that takes in a key,value and time to save the value for (ttl).
Here $ttl or time to live is time in seconds that you want memcache to store the pair on server.
# Get data
$cache or memcached class object has a get method that takes in a key and returns the corresponding value.
In case there is no value set for the key it will return null
# Delete data
Sometimes you might have the need to delete some cache value. $cache or memcache instance has a delete method that can be used for the same.
# Small scenario for caching
Let us assume a simple blog. It will be having multiple posts on landing page that get fetched from database with each page load. In order to reduce the sql queries we can use memcached to cache the posts. Here is a very small implementation
if (class_exists('Memcache')) $cache = new Memcache(); $cache->connect('localhost',11211); if(($data = $cache->get('posts')) != null) // Cache hit // Render from cache > else // Cache miss // Query database and save results to database // Assuming $posts is array of posts retrieved from database $cache->set('posts', $posts,0,$ttl); > >else die("Error while connecting to cache server"); > # Cache Using APC Cache
The Alternative PHP Cache (APC) is a free and open opcode cache for PHP. Its goal is to provide a free, open, and robust framework for caching and optimizing PHP intermediate code.
sudo apt-get install php-apc sudo /etc/init.d/apache2 restart apc_add ($key, $value , $ttl); $key = unique cache key $value = cache value $ttl = Time To Live; if (apc_exists($key)) echo "Key exists: "; echo apc_fetch($key); > else echo "Key does not exist"; apc_add ($key, $value , $ttl); > # Remarks
# Installation
You can install memcache using pecl
Методы кэширования данных на PHP
Кэширования промежуточных данных является наиболее примитивным и в то же время самым полезным способом оптимизации, где вам не нужно возиться с какими-либо сложными алгоритмами или предварительной оптимизацией. Если вы собираетесь работать с PHP, то должны быть в курсе о проверенных методах и необходимых для этого инструментах, чтобы ваш сайт летал.
Статические локальные переменные
Быстрым и эффективным способом кэширования результатов функции/метода является использование статических локальных переменных. Рассмотрим пример, который выполняет сложные вычисления:
Теперь при каждом использовании функции в коде, независимо от количества вызовов, функция будет выполнять вычисления только один раз.
Эта методика кэширования не зависит от внешних расширений и поддерживается на уровне языка. Поскольку статические локальные переменные доступны только в пределах функции, в которой они определены, обновление кэша может быть проблематичным. Как правило, для этого необходимо передать какую-либо логическую переменную $use_cache или использовать вместо них статические переменные класса.
Статические переменные не разделяются между процессами PHP и могут кэшировать только на короткое время – охватывающее время выполнения сценария. Хорошим кандидатом является метод, который много раз вызывается из нескольких мест, например, для хранения состояния пользователя или результата, требующего большого объёма математических расчетов.
Такая же функциональность может быть реализована с использованием глобальных переменных, но это приведет к загрязнению глобального пространства имен, поэтому так делать не рекомендуется.
Функции разделяемой памяти APC
PHP является полу-компилируемым языком, а это значит, что каждый сценарий компилируется непосредственно не в машинный код, а в промежуточный код, известный как набор опкодов(байт-код). Данный шаг компиляции потребляет много ресурсов процессора и должен выполняться каждый раз при выполнении сценария. APC (Alternative PHP Cache) это расширение, которое пропускает этот шаг компиляции за счет кэширования опкодов в памяти.
Хотя основным назначением APC обычно считается функциональность кэширования опкодов, расширение также включает некоторые дополнительные функции доступа к памяти.
Теперь преимущество такого подхода очевидно — это использование разделяемой памяти. Этот тип памяти является общим для различных процессов/потоков и, в отличие от статических переменных, данные, которые кэшируются таким способом, будут существовать между несколькими запросами.
Чтобы сделать кэш недействительным, можно использовать значения продолжительности существования (TTL), как в примере выше, или следующие функции:
Другие примечания по поддержке разделяемой памяти в APC:
• В конфигурационном INI файле есть директива для ограничения размера кэша. С соответствующими значениями TTL это дает возможность задавать приоритет кэшированным данным, когда в случае достижения предела памяти истекшие/старые значения будут исключены из кэша.
• С точки зрения производительности — статические переменные всегда будет быстрее, чем функции apc_fetch/apc_store , поскольку доступ к разделяемой памяти должен быть заблокирован и синхронизирован, чтобы предотвратить конфликтные ситуации.
• APC является довольно популярным расширением, и поддерживается основными разработчиками PHP и (весьма вероятно) будет поставляться в комплекте с PHP 5.4.
Memcached для больших распределенных кэшей
Как только сайт начинает получать много посещений, в конечном счете, появляется задача распределения нагрузки между различными машинами. В результате этого обычно требуется переместить PHP на несколько серверов приложений. Если вы использовали APC кэширование раньше — каждый сервер приложений теперь имеет отдельный и дублирующий кэш.
Memcached с другой стороны, представляет собой распределенную службу для хранения данных ключ-значение. Расширение может быть развернуто на отдельном выделенном сервере или в том же стеке PHP приложений. Важно понимать, что нет никакой синхронизации/репликации между несколькими Memcached серверами, и они совсем ничего не знают друг о друге. Фактический сервер, который будет использоваться для хранения, выбирается на стороне клиента с помощью алгоритма хеширования на основе предоставленных данных «ключа». Именно поэтому, в отличие от APC, кэшированные данные не дублируются между различными машинами, а память лучше используется для крупных распределенных приложений.
API очень похож на функциональность разделяемой памяти в APC. Тот же пример с обменом валют, реализованный с помощью PHP расширения Memcache: