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緩存環(huán)狀之美：讓Redis環(huán)狀緩存成為你的精髓
創(chuàng)新互聯(lián)2013年開創(chuàng)至今，先為始興等服務(wù)建站，始興等地企業(yè)，進(jìn)行企業(yè)商務(wù)咨詢服務(wù)。為始興企業(yè)網(wǎng)站制作PC+手機(jī)+微官網(wǎng)三網(wǎng)同步一站式服務(wù)解決您的所有建站問(wèn)題。
隨著互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)量的不斷增大給數(shù)據(jù)處理帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。計(jì)算機(jī)的性能很難保障對(duì)每個(gè)請(qǐng)求都進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，因此，緩存技術(shù)越來(lái)越受到人們的青睞。
讀取數(shù)據(jù)時(shí)，如果能在緩存中獲取到預(yù)處理好的數(shù)據(jù)，就可以省去一些計(jì)算和查詢的時(shí)間，大大提高了響應(yīng)速度。其中，Redis緩存是目前被廣泛使用的一個(gè)開源的內(nèi)存級(jí)緩存數(shù)據(jù)庫(kù)。
然而，在實(shí)際應(yīng)用中，簡(jiǎn)單的緩存無(wú)法滿足復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求。而通過(guò)在Redis的基本緩存上，增加環(huán)狀緩存的方式，緩存的命中率就可以得到進(jìn)一步提升。
redis環(huán)狀緩存的設(shè)計(jì)思路
Redis環(huán)狀緩存的模型基于環(huán)狀緩存環(huán)（lch）模型，通過(guò)使用Redis的set、list和hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，將緩存數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在環(huán)狀結(jié)構(gòu)中，并在讀取數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行比對(duì)，找到最優(yōu)的緩存數(shù)據(jù)。
環(huán)狀緩存環(huán)是一個(gè)固定大小的圓形緩存空間，通過(guò)將緩存數(shù)據(jù)持久化到這個(gè)環(huán)中，可以避免因緩存滿而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失問(wèn)題。而環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的每個(gè)數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)都可以被認(rèn)為是一個(gè)獨(dú)立的緩存單元。
與普通的緩存相比，環(huán)狀緩存具有如下優(yōu)勢(shì)：
1. 能夠緩存更多的數(shù)據(jù)
在相同的內(nèi)存大小限制下，使用環(huán)狀緩存能夠存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。因?yàn)閺拈_頭開始與結(jié)尾連接起來(lái)的環(huán)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)能夠形成一個(gè)無(wú)限循環(huán)的緩存空間，將整個(gè)環(huán)帶滿數(shù)據(jù)后，再次從開頭開始覆蓋數(shù)據(jù)。
2. 自動(dòng)淘汰緩存數(shù)據(jù)
由于環(huán)狀緩存環(huán)是個(gè)固定大小的空間，當(dāng)緩存量達(dá)到上限時(shí)，最初放入環(huán)中的數(shù)據(jù)將被自動(dòng)淘汰。在緩存的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)的緩存淘汰，避免了緩存數(shù)據(jù)無(wú)限增長(zhǎng)而影響系統(tǒng)運(yùn)行的問(wèn)題。
3. 能夠在極短的時(shí)間內(nèi)處理巨量數(shù)據(jù)
Redis作為一個(gè)高性能的內(nèi)存存儲(chǔ)系統(tǒng)，在環(huán)狀緩存中運(yùn)用一些技巧，如位圖、哈希、HyperLoglog等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，能夠更快地處理海量的讀寫請(qǐng)求。
Redis環(huán)狀緩存的實(shí)現(xiàn)方法
使用Redis提供的set、list、hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就可以構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)狀緩存環(huán)。如下代碼為一個(gè)簡(jiǎn)單的環(huán)狀緩存環(huán)實(shí)現(xiàn)方式：
set lch_key 0 // 設(shè)置LCH的鍵，并將初始值設(shè)為0
rpush lch_data 10 20 30 // 向List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中追加數(shù)據(jù)10、20、30
hmset number_10 foo bar // 向Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加數(shù)據(jù)
zadd weather 10 "Cloudy" // 向Sorted Set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加“Cloudy”（分值為10）
lch DATA_FIELD_0 5 // LCH環(huán)中存儲(chǔ)5
在使用該環(huán)狀緩存環(huán)之前，需要確定下面幾個(gè)方面的參數(shù)：
1. LCH的鍵值
2. 緩存空間的大小
3. 緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型
4. 緩存淘汰機(jī)制
根據(jù)以上參數(shù)，就可以使用Redis的API構(gòu)建出一個(gè)環(huán)狀緩存環(huán)。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：
$redis->sadd($lch_key,0) // 設(shè)置LCH的鍵，并將初始值設(shè)為0
$redis->rpush($lch_data,10,20,30) // 向List數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中追加數(shù)據(jù)10、20、30
$redis->hmset($number_10,array('foo'=>'bar')) // 向Hash數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加數(shù)據(jù)
$redis->zadd($weather,10,"Cloudy") // 向Sorted Set數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中添加“Cloudy”（分值為10）
$redis->lch(DATA_FIELD_0,5) // LCH環(huán)中存儲(chǔ)5
上述代碼中，$lch_key表示LCH的鍵值，$lch_data為緩存空間的大小，$number_10、$weather為緩存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型，DATA_FIELD_0為自定義的數(shù)據(jù)字段，存放的是緩存數(shù)據(jù)的鍵名，5為要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。
當(dāng)要從緩存中獲取數(shù)據(jù)時(shí)，只需要使用 lch_getdata 函數(shù)來(lái)獲取對(duì)應(yīng)的緩存數(shù)據(jù)。
$value = $redis->lch_getdata(DATA_FIELD_0);
if($value!=false){
echo $value;
}
Redis環(huán)狀緩存的應(yīng)用場(chǎng)景
Redis環(huán)狀緩存的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，例如在電商平臺(tái)上，可以緩存商品詳情頁(yè)數(shù)據(jù)；在CMS應(yīng)用中，可以緩存文章和網(wǎng)頁(yè)數(shù)據(jù)，以提高讀寫速度和流暢度；在日志處理和數(shù)據(jù)分析中，可以緩存訪問(wèn)量和日志數(shù)據(jù)，以避免數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)操作頻繁執(zhí)行。
在需要大量計(jì)算且實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景中，比如廣告推薦、機(jī)器學(xué)習(xí)、等領(lǐng)域，Redis環(huán)狀緩存的優(yōu)越性更為明顯。
總結(jié)
通過(guò)本文的介紹，相信大家對(duì)Redis環(huán)狀緩存已經(jīng)有了一定的了解。在實(shí)際應(yīng)用中，使用Redis環(huán)狀緩存可以縮短響應(yīng)時(shí)間，提高效率，同時(shí)也能應(yīng)對(duì)大量的數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計(jì)等操作。但需要注意的是，在使用Redis環(huán)狀緩存時(shí)，要針對(duì)不同的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，選擇合適的緩存類型和緩存淘汰機(jī)制。
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