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1、缓存技术对比分析本讲稿第一页，共三十八页缓存是什么，解决什么问题？vCache是高速缓冲存储器 一种特殊的存储器子系统，其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问v凡是位于速度相差较大的两种硬件/软件之间的，用于协调两者数据传输速度差异的结构，均可称之为 Cache本讲稿第二页，共三十八页基于Web应用的系统架构图数据库应用服务器Web服务器存储设备浏览器Web应用架构操作系统的文件系统本讲稿第三页，共三十八页Web应用系统存在哪些速度差异？v读取文件系统 读取磁盘v读取数据库内存 读取文件系统 v读取应用内存 访问数据库服务器v读取静态文件 访问应用服务器v读取浏览器缓存 访问网站本讲稿第四页，
2、共三十八页缓存技术分类v操作系统磁盘缓存 减少磁盘机械操作v数据库缓存 减少文件系统I/Ov应用程序缓存 减少对数据库的查询 vWeb服务器缓存 减少应用服务器请求v客户端浏览器缓存 减少对网站的访问本讲稿第五页，共三十八页操作系统缓存概述v文件系统提供的Disk Cache：操作系统会把经常访问到的文件内容放入到内存当中，由文件系统来管理v当应用程序通过文件系统访问磁盘文件的时候，操作系统从Disk Cache当中读取文件内容，加速了文件读取速度vDisk Cache由操作系统来自动管理，一般不用人工干预，但应当保证物理内存充足，以便于操作系统可以使用尽量多的内存充当Disk Cache，加
3、速文件读取速度v特殊的应用程序对文件系统Disk Cache有很高的要求，会绕开文件系统Disk Cache，直接访问磁盘分区，自己实现Disk Cache策略 Oracle的raw device(裸设备)直接抛弃文件系统 MySQL的InnoDB：innodb_flush_method=O_DIRECT本讲稿第六页，共三十八页Windows的Disk Cache本讲稿第七页，共三十八页Linux的Disk Cache本讲稿第八页，共三十八页数据库缓存的重要性v为什么数据库非常依赖缓存？数据库通常是企业应用系统最核心的部分 数据库保存的数据量通常非常庞大 数据库查询操作通常很频繁，有时还很复杂
4、 以上原因造成数据库查询会引起非常频繁的磁盘I/O读取操作，迫使CPU挂起等待，数据库性能极度低下v数据库有哪些缓存策略？Query Cache Data Buffer本讲稿第九页，共三十八页Query Cachev 以SQL作为key值缓存查询结果集v 一旦查询涉及的表记录被修改，缓存就会被自动删除v 设置合适的Query Cache会极大提高数据库性能vQuery Cache并非越大越好，过大的Qquery Cache会浪费内存。vMySQL:query_cache_size=128M本讲稿第十页，共三十八页MySQL Query Cache监控工具vshow status like Qc
5、ache%;vmysqlreport脚本vMySQL Administrator本讲稿第十一页，共三十八页Query Cache状态示例_ Query Cache _Memory usage 25.77M of 64.00M%Used:40.26Block Fragmnt 24.73%Hits 6.98M 3.2/sInserts 100.87M 46.9/sInsrt:Prune 34.15:1 45.5/sHit:Insert 0.07:1本讲稿第十二页，共三十八页Data Buffervdata buffer是数据库数据在内存中的容器vdata buffer的命中率直接决定了数据库的性能
6、vdata buffer越大越好，多多益善vMySQL的InnoDB buffer：innodb_buffer_pool_size=2GvMySQL建议buffer pool开大到服务器物理内存60-80%本讲稿第十三页，共三十八页MySQL buffer 监控工具vshow innodb statusGvshow status like innodb%;vmysqlreport脚本vinnotop本讲稿第十四页，共三十八页InnoDB buffer状态示例_ InnoDB Buffer Pool _Usage 1000.00 of 1000.00%Used:100.00Read hit 99
7、.99%Pages Free 0%Total:0.00 Data 59.69k 93.26%Drty:0.02 Misc 4311 6.74 Latched 0 0.00Reads 60.30G 28.0k/s From file 7.01M 3.3/s 0.01 Ahead Rnd 98684 0.0/s Ahead Sql 9548 0.0/sWrites 86.79M 40.3/sFlushes 14.08M 6.5/sWait Free 0 0/s本讲稿第十五页，共三十八页应用程序缓存概述v对象缓存v查询缓存v页面缓存 动态页面静态化 Servlet缓存 页面内部缓存本讲稿第十六页，共
8、三十八页对象缓存v由O/R Mapping框架例如Hibernate提供，透明性访问，细颗粒度缓存数据库查询结果，无需业务代码显式编程，是最省事的缓存策略v当软件结构按照O/R Mapping框架的要求进行针对性设计，使用对象缓存将会极大降低Web系统对于数据库的访问请求v良好的设计数据库结构和利用对象缓存，能够提供极高的性能，对象缓存适合OLTP（联机事务处理）应用本讲稿第十七页，共三十八页对象缓存分类v对映射数据库表记录的entity对象进行缓存v对1对n关系的集合进行缓存v对n对1关系的关联对象进行缓存本讲稿第十八页，共三十八页Hibernate对象缓存配置Entity Cache(us
9、age=CacheConcurrencyStrategy.NONSTRICT_READ_WRITE)public class Forest .配置配置entity对象缓存对象缓存配置关联集合的缓存配置关联集合的缓存OneToMany(cascade=CascadeType.ALL,fetch=FetchType.EAGER)JoinColumn(name=CUST_ID)Cache(usage=CacheConcurrencyStrategy.NONSTRICT_READ_WRITE)public SortedSet getTickets()return tickets;仅仅添加Annotat
10、ion就可以了，无须编码，即可自动享受对象缓存。Hibernate会拦截对象的CRUD操作，针对对象读取操作进行缓存，针对对象修改操作自动清理缓存本讲稿第十九页，共三十八页Hibernate二级缓存是提升web应用性能的法宝vOLTP类型的web应用，由于应用服务器端可以进行群集水平扩展，最终的系统瓶颈总是逃不开数据库访问；v哪个框架能够最大限度减少数据库访问，降低数据库访问压力，哪个框架提供的性能就更高；v针对数据库的缓存策略：对象缓存：细颗粒度，针对表的记录级别，透明化访问，在不改变程序代码的情况下可以极大提升web应用的性能。对象缓存是ORM的制胜法宝。对象缓存的优劣取决于框架实现的水平
11、，Hibernate是目前已知对象缓存最强大的开源ORM查询缓存：粗颗粒度，针对查询结果集，应用于数据实时化要求不高的场合本讲稿第二十页，共三十八页查询缓存v对数据库查询结果集进行缓存，类似数据库的Query Cachev适用于一些耗时，但是时效性要求比较低的场景。查询缓存和对象缓存适用的场景不一样，是互为补充的v当查询结果集涉及的表记录被修改以后，需要注意清理缓存本讲稿第二十一页，共三十八页Hibernate查询缓存v在配置文件中打开Query Cachehibernate.cache.use_query_cache true v在查询的时候显式编码使用CacheList blogs=ses
12、s.createQuery(from Blog blog where blog.blogger=:blogger).setEntity(blogger,blogger).setMaxResults(15).setCacheable(true).setCacheRegion(frontpages).list();本讲稿第二十二页，共三十八页Hibernate查询缓存特征v并非缓存整个查询结果集，而是缓存查询结果集entity对象的id集合 blogId1,blogId2,blogId3,在遍历结果集的时候，再按照blogId去查询blog对象，例如 select blog.*from blog
13、where id=?如果此时blog配置了对象缓存，则自动读取对象缓存vHibernate查询缓存会自动清理过期缓存 一旦结果集涉及的entity被修改，查询缓存就被自动清理本讲稿第二十三页，共三十八页页面缓存v页面缓存的作用是什么？针对页面的缓存技术不但可以减轻数据库服务器压力，还可以减轻应用服务器压力 好的页面缓存可以极大提高页面渲染速度 页面缓存的难点在于如何清理过期的缓存v页面缓存技术有哪些？动态页面静态化 Servlet缓存 页面局部缓存本讲稿第二十四页，共三十八页动态页面静态化v利用模板技术将访问过一次的动态页面生成静态html，同时修改页面链接，下一次请求直接访问静态链接页面v动
14、态页面静态化技术的广泛应用于互联网CMS/新闻类Web应用，但也有BBS应用使用该技术，例如Discuz!v无法进行权限验证，无法显示个性化信息v可以使用AJAX请求弥补动态页面静态化的某些缺点本讲稿第二十五页，共三十八页Servlet缓存v针对URL访问返回的页面结果进行缓存，适用于粗粒度的页面缓存，例如新闻发布v可以进行权限的检查vOScache提供了简单的Servlet缓存(通过web.xml中的配置)v也可以自己编程实现Servlet缓存本讲稿第二十六页，共三十八页OSCache Servlet缓存示例 CacheFilter com.opensymphony.oscache.web.
15、filter.CacheFilter time 600 scope session CacheFilter /news/*本讲稿第二十七页，共三十八页页面局部缓存v针对动态页面的局部片断内容进行缓存，适用于一些个性化但不经常更新的页面(例如博客)vOSCache提供了简单的页面缓存v可以自行扩展JSP Tag实现页面局部缓存本讲稿第二十八页，共三十八页OSCache的页面局部缓存 .some jsp content.some jsp content.cache:cache key=time=1800 refresh=.some jsp content.cache:cache key=cron=
16、0 2*refresh=.some jsp content.本讲稿第二十九页，共三十八页应用缓存的缓存服务器vEHCache 适合充当对象缓存和Hibernate集成效果很好，Gavin King也是EHCache作者之一v OSCache 充当Servlet和页面缓存 在一个Web应用当中可以同时使用OSCache和EHCachev JBossCache 在Java群集环境下使用 支持缓存在节点之间的复制，在JBoss AS上被用来实现HTTP Session的内存复制功能本讲稿第三十页，共三十八页非Java实现的通用缓存产品vMemcached 在大规模互联网应用下使用 每秒支撑1.5万2
17、万次请求v Tokyo Tyrant 兼容memcached协议，可以持久化存储 支持故障切换，对缓存服务器有高可靠性要求可以使用 每秒支撑0.5万0.8万次请求本讲稿第三十一页，共三十八页Web服务器端缓存技术v基于代理服务器模式的Web服务器端缓存 squid/nginxvWeb服务器缓存技术被用来实现CDN（内容分发网络 content delivery network）v 被国内主流门户网站大量采用v 不需要编程，但仅限于新闻发布类网站，页面实时性要求不高本讲稿第三十二页，共三十八页基于AJAX技术的浏览器缓存v使用AJAX调用的时候，将数据库在浏览器端缓存v只要不离开当前页面，不刷新
18、当前页面，就可以直接读取缓存数据v只适用于使用AJAX技术的页面本讲稿第三十三页，共三十八页 1.2.3.!-4.function gopage(option,obj)5.var page=$(#page).html()*1;6.obj.disabled=true;7.if(option=+)8.page+;9.var url=data.php?page=+page+&r=+Math.random();10./获取ajax url，后面的random是为了防止浏览器缓存xml内容 11.else 12.page-;13.if(page 27.28.input value=29.onclick=
19、gopage(+,this)type=button 30.page:1 31.data area 未使用AJAX缓存代码本讲稿第三十四页，共三十八页#!-#var cache_data=new Array();/定义全局变量用来保存缓存数据#function gopageCache(option,obj)#var page=$(#page2).html()*1;#if(option=+)#page+;#var url=data.php?page=+page+&r=+Math.random();#else#page-;#if(page 1)#/如果缓存存在,则直接调用缓存数据,不用再去服务器进行
20、数据请求#alert(cache hit);#$(#data2).html(cache_datapage);#$(#page2).html(page);#return true;#$(#page2).html(page);#obj.disabled=true;#$(#data2).html(loading(cache enabled).);#$(#data2).load(url,#limit:25,#function(responseText)obj.disabled=false;#cache_datapage=responseText;/将当前的数据存入到内存(缓存变量)中#);#/-#in
21、put value=#onclick=gopageCache(+,this)type=button#page:1#data area 使用AJAX缓存代码本讲稿第三十五页，共三十八页基于HTTP协议的资源缓存Etag 12523074“Last-Modified Thu,29 May 2008 09:43:46 GMT/blog/blogIf-Modified-Since Thu,29 May 2008 09:43:46 GMTIf-None-Match 12523074 304 Not Modified本讲稿第三十六页，共三十八页基于资源的缓存示例 CacheFilterStaticContent com.opensymphony.oscache.web.filter.CacheFilter expires time CacheFilterStaticContent *.jsp本讲稿第三十七页，共三十八页谢 谢！本讲稿第三十八页，共三十八页