Простая и эффективная система кеширования PHP. Реализация кэширования на PHP
Основной проблематикой кэширования является быстрота реакции на запросы к основным системам хранения и обработки входящей и исходящей структурированной информации.
Представьте, что необходимо осуществить быструю передачу информации, однако скорость доступа к данным крайне низкая. Или другая ситуация: скорость хорошая, но мало доступной памяти или ширина канала недостаточная, или процессорные и дисковые факторы мешают осуществить задачу. В этом случае кэширование – это единственный выход из ситуации.
Виды кэширования
Кэширование (или кэш) – это некий промежуточный буфер, в котором хранятся данные. Благодаря кэшированию страница сайта не воссоздается заново для каждого пользователя. Кэширование позволяет осуществлять работу с большим количеством данных в максимально сжатые сроки и при ограниченных ресурсах (серверных и пользовательских).Необходимо понимать, что работу с данными можно производить как на стороне клиента, так и на сервере. Притом, серверная обработка данных централизована и имеет ряд несомненных преимуществ (особенно для службы поддержки).
Существует несколько видов кэширования, предлагаем рассмотреть каждый вид, его особенности и рекомендации по применению:
1. Браузерное кэширование или клиентское кэширование
Представляет собой составление для браузера команды использовать имеющуюся кэшированную копию. Работа такого кэширования основана на том, что при повторном посещении, браузеру отдаётся заголовок 304 Not Modified, а сама страница или картинка загружаются из локального пользовательского кэша. Получается, что вы экономите на трафике между браузером посетителя и хостингом сайта. Соответственно, страница вашего сайта начинает загружаться быстрее.1.1 Кэширование файлов и картинок
Браузерное кэширование как нельзя лучше подходит для сайтов, содержащих большое количество изображений: картинка не скачивается каждый раз при открытии сайта, а просто загружается через кэш браузера.
Это первый уровень кэширования, который состоит в отдаче заголовка «expired» и заголовка «304 Not Modified» . Наиболее эффективным считается кэширование на 2 недели.
Однако в данном случае есть важный нюанс: если изображение на сайте меняется, то браузер узнает об этом не сразу, а только если выждать expiry или сбросить кэш в самом браузере. Это не очень эффективно, если файл постоянно изменяется и необходимо постоянно отдавать его актуальную версию.
1.2 Кэширование https
Специальные заголовки вида strict-security. Позволяет браузеру всегда обращаться по https к выбранному домену. Сохраняет это состояние довольно жёстко и, в случае отмены этого вида кэша, браузер ещё довольно долго будет пытаться загрузить страницу по https, при этом игнорируя текущие заголовки.1.3 Кэширование центра сертификации
Так называемый, stamp центра сертификации.Данный вид кэширования считается обязательным для применения, если вы не хотите, чтобы пользователи вашего сайта ждали, когда центр сертификации (а это некий сервер, который отвечает за достоверность вашего сертификата) обработает запрос от браузера пользователя и подтвердит, что ваш сайт действительно подтверждён им.
1.4 Кэширование страниц
Когда страница уже сгенерирована, нужно постоянно отслеживать ее актуальность. Для этого вы должны использовать серверный кэш с отслеживанием времени изменения отдельных частей страницы (если страница строится из множества динамически генерируемых блоков). При таком подходе в каждом ответе от сервера установлены специальные заголовки, обозначающие время изменения страницы, которые затем отправляются браузером пользователя при повторном обращении к странице сайта. Сервер при получении таких заголовков можем проанализировать текущее состояние страницы (возможно, даже отрисовать её), но вместо содержимого страницы отдать заголовок «304 Not Modified» , что для пользовательского браузера будет означать, что можно показать страницу из своего (браузера пользователя) кэша.Конечно, можно отправлять соответствующие заголовки без использования серверного отслеживания кэша, но в таком случае большинство пользователей получат обновление контента страницы довольно поздно. При таком подходе браузер иногда опрашивает сервер для получения обновлений, но периодичность и правила для каждого браузера настраиваются его разработчиком, поэтому надеяться на то, что ваши пользователи получат обновления вовремя, не приходится.
Как правило, кэш подразделяется по типу пользователей:
Данное разделение обусловлено уникальностью контента, для каждого авторизованного пользователя и общностью контента для гостевых пользователей. В большинстве сайтов не авторизованный пользователь не может изменять содержимое сайта, а значит и влиять на его содержимое.
Браузерный кэш позволяет экономить трафик и время, затрачиваемое на загрузку страниц. Но для достижения эффекта экономии, пользователь должен хотя бы один раз посетить нашу страницу, а это означает, что нагрузка на серверные ресурсы уменьшится, но не значительно.
2. Серверное кэширование
Под серверным кэшированием понимаются все виды кэширования, при котором данные хранятся на серверной стороне. Эти данные не доступны клиентским браузерам. Кэш создаётся и хранится по принципу «один ко многим» (многие, в данном случае, - это клиентские устройства).
2.1 Кэширование страницы целиком
Наиболее эффективный кэш. Чем он интересен? Самое большое его достоинство в том, что отдача страницы происходит практически в момент обращения, как следствие – это возможность обработки миллионов запросов даже на самом слабом сервере со скоростью работы памяти и с незначительным задействованием процессора.Пожалуй, любой когда-либо мечтал о сайте, работающем со скоростью «ping» или быстрее.
Но и у этого типа кэша есть свои минусы: например, невозможность кэшировать страницы для авторизованного пользователя, либо пользователя, содержимое страницы которого зависит от текущих переменных пользователя.
Используйте этот кэш, если серверу известны все статичные состояния внешних данных, такие как: uri, get (без дополнительных параметров), пользователь не авторизован - то есть, фактически, это идеальное состояние страницы для гостевых пользователей. Учитывайте тот факт, что при таком кэшировании архитектура сайта или приложения всегда должна однотипно обрабатывать входящие запросы и отдавать однотипные ответы. Такое состояние есть в любом приложении или сайте, его нужно лишь отследить и применить к нему кэш.
Кэширование страниц целиком, чаще всего, применяют в каких-то экстренных случаях, при этом кэш страниц сохраняется на заранее указанное время (от 2 минут), в течение которого ответы от сервера однотипны (не позволяйте браузеру кэшировать это).
2.2 Кэширование результатов компиляции php-файлов
Различают как чистую компиляцию кода, так и его оптимизацию во время компилирования (подмена скриптов). Наиболее яркие примеры:И тот и другой вид кэширования могут использоваться в проекте, но у каждого есть собственные нюансы, которые необходимо учитывать при написании кода.
2.3 Кэширование отдельных блоков страницы
Это, пожалуй, самый интересный, но и сложный вид кэширования. Тем не менее, он тоже может быть эффективным, и на его примере легче всего объяснить принципы кэширования в целом.Необходимо отслеживать: состояние таблиц, состояние сессии пользователя, выключать ли кэширование при POST или GET запросах (http query), зависимость от текущего адреса, постоянство кэширования (при изменении предыдущих условий) или его динамическую подстройку.
Кэширование отдельных блоков страниц лучше других типов кэширования подойдёт, если вам нужно, например, уменьшить количество запросов к базе данных от реальных (авторизованных) пользователей. Кстати, при правильно заданных зависимостях, он будет работать даже эффективнее, чем все последующие виды кэширования.
Почему этот вид кэширования настолько важен? Всё дело в том, что расширение пула серверов баз данных намного более сложная задача, чем расширение пула серверов php-части сайта. Более того, php конфликты состояния кэширования решаются гораздо легче, чем конфликты при работе с множеством баз данных.
2.4 Кэширование php на основе неразделяемых ресурсов
Лучше всего подходит при стандартизации запросов, получении данных из общих ресурсов, наличии внутренних переменных, к которым php-ресурсы обращаются несколько раз при генерации страницы.2.5 Кэширование php на основе общих ресурсов
Такое кэширование применяйте для хранения сериализированных данных. Например: конфигурационного файла, состояния таблиц, списков файловой системы.2.6 Кэширование mysql на основе query cache
Это довольно известная и наиболее освещённая тема. Тем не менее, хотелось бы рассмотреть специфику работы с timestamp и то, как можно избежать постоянного сброса query cache.Наверняка, вы регулярно сталкивались с ситуацией, когда необходимо отдать новые материалы, дата публикации которых уже разрешена текущим timestamp? Проще говоря,
WHERE show_ts<=UNIX_TIMESTAMP()
Если использовать постоянно меняющийся timestamp в таких запросах, то sql кэш будет не только бесполезен, но даже вреден, так как будет копиться количество кэшированных запросов, данные которых устарели в момент создания кэша.
Мы предлагаем следующий выход из ситуации:
Как правило, любой материал публикуется в определенные моменты времени. К примеру, 00:00. Всё что нужно сделать - создать запрос, который будет оценивать таблицу по максимальной дате, при этом, меньшей текущей.
Что-то вроде:
SELECT SQL_NO_CACHE MAX(show_ts) … WHERE show_ts<=UNIX_TIMESTAMP();
Да, этот запрос кэшироваться не будет, но будут кэшироваться все запросы к этой таблице, если их количество больше одного. Эта простая операция существенно улучшит жизнь sql-кэширования.
Кэшировать эти запросы имеет смысл, если чтений из таблицы немного больше чем записи.
2.7 Кэширование mysql результатов работы, агрегирующие таблицы
Существует правило: обновлений данных должно быть значительно меньше, чем чтения для их отдачи.То есть не имеет смысл агрегировать то, что изменится в тот же момент, при этом важна актуальность агрегированных данных.
Что выбирать для агрегирования? Обычно это какая-то статистическая информация о числе записей, дате последнего обновления, авторе последнего обновления и тому подобное.
Заключение
Учитывая постоянную сетевую нагрузку, без кэширования вы не сможете создать ни один проект. Кэширование дает возможность доставить данные большому кругу клиентов, задействовав при этом минимальные ресурсы. В этой статье мы рассмотрели множество видов кэширования, среди которых, уверены, найдется подходящее решение и для вашего проекта.Для оптимизации работы с сетью используется механизм сохранения однажды полученных по HTTP документов в кеше с целью их повторного использования без обращения к серверу-источнику. Документ, сохраненный в кеше будет доступен при следующем обращении к нему, без выгрузки с сервера-источника, что призвано повысить скорость доступа клиента к нему и уменьшить расход трафика сети.
Сами кэши бываю двух видов - локальные и общие. Локальный это кеш, хранимый непосредственно на диске у клиента, создаваемый и управляемый его браузером. Общий - кэш прокси-сервера организации или провайдера и может состоять из одного или нескольких прокси-серверов. Локальный кеш присутствует, наверное в каждом браузере, общими пользуется значительная часть людей использующих Internet. И если малую часть сайтов сейчас оценивают по расходу трафика, то скорость загрузки - важный критерий, который должен учитываться при разработке Вашего web-проекта.
Для динамических страниц, создаваемых в результате работы PHP-программы, казалось бы, кэширование вредно. Содержание страницы формируются по запросу пользователя на основе какого-либо источника данных. Однако, кэширование может быть полезным. Управляя им Вы можете сделать работу с Вашим сервером комфортнее для пользователя, разрешая загрузку из кэш определенных страниц, предотвращая тем самым их повторную выгрузку с Вашего сервера и экономя пользователю время и трафик.
Кэшировать или нет?
Возможность сохранения в кэш страницы определяется динамичностью информации в источнике данных. Таким образом необходимость использования кэша определяется Вами, исходя из планируемого времени жизни страницы.
Если речь идет о формировании выборки по базе (например, поиск введенного пользователем слова), то такую страница обязательно следует запрашивать с сервера при каждом вызове без использования кэш, так как количество вариантов запрашиваемых слов огромно, а если мы к тому же имеем дело с меняющимся массивом данных, то кэширование бессмысленно. Или речь идет о формировании допустим графика приходящих посетителей (который изменяется с каждым визитом, то есть практически с каждым вызовом), то кеширование уже просто вредно.
Однако, если мы говорим о том же графике но за вчерашний день, то кэширование рекомендуется, так как данные изменяться уже не будут и мы можем экономить себе и пользователю ресурсы и время на загрузку таких страниц помещением их в локальный или общий кэш. Как продолжение этой ситуации формирование графика не в реальном масштабе времени, а ежечасно. Тут Вы можете заранее предсказать дату окончания "срока годности" сформированных данных.
Общие принципы сохранения страниц в кэш
PHP-программа может управлять кэшированием результатов ее работы формируя дополнительные поля в заголовке HTTP ответа вызовом функции Header().
Несколько общих утверждений характерных не только для PHP-программ:
- Страницы передаваемые по POST никогда не сохраняются в кэш.
- Страницы запрашиваемые по GET и содержащие параметры (в URL присутствует "?") не сохраняются в кэш, если не указано обратное.
Таким образом в большинстве ситуаций дополнительных инструкций в программу добавлять не надо. Основные моменты на которые следует обратить внимание можно свести к двум:
- запрет кэширования документов, кэшируемых по умолчанию
- кэширование документов, не подлежащих кэшированию по умолчанию.
Запрет кэширования документов, кэшируемых по умолчанию
Эта задача возникает для PHP-скриптов вызываемых без параметров или являющимися индексами директорий, однако формирующих данные персонально под пользователя (например на основе cookies или user agent) или работающих на основе быстро изменяющихся данных. По спецификации HTTP/1.1 мы можем управлять следующими полями:
- Expires - Задает дату истечения срока годности документа. Задание ее в прошлом определяет запрет кэш для данной страницы.
- Cache-control: no-cache - Управление кэш. Значение no-cache определяет запрет кэш данной страницы. Для версии протокола HTTP/1.0 действует "Pragma: no-cache".
- Last-Modified - Дата послднего изменения содержимого. Поле актуально только для статических страниц. Apache заменяет это поле значением поля Date для динамически генерируемых страниц, в том числе для страниц содержащих SSI.
На сайте www.php.net дается следующий код для запрета кеширования.
Header("Expires: Mon, 26 Jul 1997 05:00:00 GMT"); // Date in the past header("Last-Modified: " . gmdate("D, d M Y H:i:s") . " GMT"); // always modified header("Cache-Control: no-cache, must-revalidate"); // HTTP/1.1 header("Pragma: no-cache"); // HTTP/1.0
Однако, я считаю, что данный заголовок избыточен. В большинстве случаев достаточно:
Чтобы пометить документ как "уже устаревший" следует установить Expires равным полю Date.
Header("Expires: " . gmdate("D, d M Y H:i:s") . " GMT");
Ну и не следует забывать, что формы, запрошенные по POST также не подлежат кэшированию.
Кэширование документов, не подлежащих кэшированию по умолчанию
Обратная задача, может показаться на первый взгляд абсурдной. Однако и в этом существует потребность. Кроме простой минимизации трафика при разработке web-программы следует учитывать комфортность работы с ней пользователя. Например, некоторые страницы Вашего сервера формируются на основе статических данных большого объема. Возможность включения их в кэш существенно улучшит скорость работы сервера для пользователя и частично освободит Ваш от многочисленных повторных генераций такой страницы. Заголовок разрешающий сохранение на прокси-серверах:
Header("Cache-control: public");
Если страница учитывает информацию сохраненную в браузере пользователя (тип и версию браузера, ключи, авторизацию и т.д.) такую страницу нельзя сохранить на прокси, однако возможно ее сохранение в локальном кэш браузера:
Header("Cache-control: private");
Кэширование до истечения корректности
Описанные выше решения довольно прямолинейны, хотя и подходят для большинства задач. Но протокол HTTP/1.1 имеет средства для более тонкого управления кэш страниц, и существуют задачи требующие применения этих механизмов. Как пример - web-приложения работающие с данными большого объема и прогнозируемой динамичностью. Корректность данных может устанавливаться как по дате прогнозируемого обновления, так и по изменению содержания. Для этих случаев используются разные заголовки управления кэш.
Кэширование с прогнозируемым обновлением
Рассмотрим пример - прайс лист обновляемый по понедельникам. Вы заранее знаете, что содержание страницы можно хранить в кэш до наступления новой недели, что и следует указать в заголовке ответа обеспечивая нужное поведение страницы в кэш.
Основная задача - получить дату следующего понедельника в формате RFC-1123
$dt_tmp=getdate(date("U")); header("Expires: " . gmdate("D, d M Y H:i:s", date("U")-(86400*($dt_tmp["wday"]-8))) . " GMT"); header("Cache-control: public");
Этим методом можно эффективно управлять поведением страницы в кэш и пременим но для большого числа страниц - так или иначе можно выделить временные интервалы в течении которых содержание страницы остается постоянным. Реальное положение вещей таково, что страницы большинства динамических сайтов имеют определенное время жизни исходя из которго разработчик может сераер более приятным для работы.
Другой подход, применяемый при более оперативном обновлении информации и одновременной высокой посещаемости сервера (иначе кэширование не будет эффективным) состоит в использовании заголовка Cache-control: max-age=секунды, определяющий время по истечении которого документ считается устаревшим и имеющий больший приоритет при вычислении "свежести" документа.
Если Вы публикуете новости с интервалом в 30 минут:
Header("Cache-control: public");
header("Cache-control: max-age=1800");
Кэширование по содержанию
Еще более интеллектуальный вид управления предоставляет HTTP/1.1 на основе содержимого с помощью директив Vary. Я очень рекомендую применять его при формировании изображений или текстов большого объема, которые как показывает практика изменяются крайне редко. При этом у пользователя в случае возврата не будет происходить их повторной выгрузки, если содержание осталось прежним, и страница будет взята с Вашего сервера, если ее содержание изменилось.
Рассмотрим пример выдачи изображения из базы данных индентифицируемых по ID. Вызов страницы выглядит следующим образом:
Http://www.your.server/viewpic.php3?id=23123
а значит по правилам страница не будет сохраняться в кэш (присутствуют параметры), но через заголовок можно управлять этим.
Mysql_connect("host", "user", "passwd"); $image=mysql("db", "select pics,type from pictures where id=$id"); Header("Cache-Control: public, must-revalidate"); Header("Vary: Content-ID"); Header("Content-ID: ".md5(mysql_result($image, 0, "pics"))); Header("Content-type: ".mysql_result($image, 0, "type")); echo mysql_result($image, 0, "pics"); mysql_freeResult($image); mysql_close();
Для управления используется MD5 сумма содержимого изображения. Пока содержание не изменилось, сумма будет постояной. В случае изменения содержания в базе на сервере клиент выполнит запрос для повторного формирования содержания. Пока изображение постоянно содержимое будет отображаться из кэш.
Примечания для Russian Apache
И приятное (или неприятное) сообщение для пользователей Russian Apache. Так как сервер выдает старину по пользовательской кодировке он автоматически снабжает ВСЕ страницы (не только динамические) заголовками запрета кэширования.
- Перевод
Кеширование промежуточного кода (Opcode Caching)
Кэширование кода это один из самых легких и эффективных путей увеличения производительности в PHP. Использовании данного вида кэширования позволит избавиться от большого количества неэффективностей, возникающих при процессе запуска выполнения кода. Кэширование кода сохраняет промежуточный код в памяти для того чтобы не компилировать PHP-код каждый раз при запуске файла.
Существует множество библиотек для такого кэширования, например, APC , XCache , eAccelerator и Zend Platform .
Кэширование промежуточного кода файлов
Когда у нас есть большое количество кода и наш сервис отличается большой посещаемостью, скорее всего мы не будем ждать, когда каждый PHP-файл будет обработан при его вызове, логично в этом случае запустить некий скрипт перед выкладкой кода на сервера, который сразу создаст промежуточный код. Например, код такого скрипта может быть реализован так
/**
* Compile Files for APC
* The function runs through each directory and
* compiles each *.php file through apc_compile_file
* string $dir start directory
* void
*/
function compile_files($dir)
{
$dirs = glob($dir. DIRECTORY_SEPARATOR. "*", GLOB_ONLYDIR);
if (is_array($dirs) && count($dirs) > 0)
{
while(list(,$v) = each($dirs))
{
compile_files($v);
}
}
$files = glob($dir. DIRECTORY_SEPARATOR. "*.php");
if (is_array($files) && count($files) > 0)
{
while(list(,$v) = each($files))
{
apc_compile_file($v);
}
}
}
compile_files("/path/to/dir");
Кэширование переменных
Большинство библиотек кэширования позволяет кэшировать значения переменных. Очень полезно сохранять значения конфигурации или данные, которые сложно вычислить (получить) и которые не меняются (возможно не меняются в течение некоторого времени, тогда на базе такого кэширования можно реализовать кэширование с устареванием, примечание переводчика).
if (!$config = apc_fetch("config"))
{
require("/path/to/includes/config.php");
apc_store("config", $config);
}
Практический пример иллюстрируется на базе использования Zend Framework и простого запуска утилиты ab, в данном примере результат XML-конфигурации сохраняется в кэше. Ускорение времени разбора позволяет экстремально быстро получить доступ к параметрам конфигурации.
Код:
if (!$conf = apc_fetch("pbs_config"))
{
$conf = new Zend_Config_Xml(PB_PATH_CONF. "/base.xml", "production");
apc_store("pbs_config", $conf);
}
Команда для теста ab -t30 -c5 www.example.com
Результат без кэширования
Concurrency Level: 5
Time taken for tests: 30.33144 seconds
Complete requests: 684
Failed requests: 0
Write errors: 0
Результат с кэшированием
Concurrency Level: 5
Time taken for tests: 30.12173 seconds
Complete requests: 709
Failed requests: 0
Write errors: 0
Как вы видите, мы получили около 3-4% в производительности, закэшировав значения конфигурационного файла. Существует много других мест, которые также можно оптимизировать, нахождение таких мест позволит увеличит количество обработанных запросов.
Файловое кэширование результатов
В некоторых случаях сервер обрабатывает запросы, результатом которых является одинаковый контент. Есть возможность закэшировать подобные вид контента (полностью или его часть)
В данном тексте иллюстрируется пример на основе пакета Pear::Cache_Lite .
Полное кэширование вывода
Полное кэширование довольно тяжело выполнить на большинстве сайтов с постоянно обновляющимися данными из большого количества источников. Все это правда, однако, нет необходимости обновлять данные каждую секунду. Даже 5-10 минутная задержка при экстремально высокой загрузке сайта позволит вам увеличить производительность.
Пример ниже, сохраняет слепок страницы для будущего использования. Такой подход может помочь большому количеству пользователей.
Я не рекомендую использовать данное решение, но если вам нужно что-то быстрое, вы можете его использовать, рано или поздно вы увидите недостатки этого метода.
The Bootstrap Cache Example:
require("/path/to/pear/Cache/Lite/Output.php");
$options = array(
"cacheDir" => "/tmp/",
"lifeTime" => 10
);
if (!($cache->
{
require("/path/to/bootstrap.php");
$cache->end();
}
Пример на основе.htaccess:
.htaccess
php_value auto_prepend_file /path/to/cache_start.php
php_value auto_append_file /path/to/cache_end.php
cache_start.php
require("Cache/Lite/Output.php");$options = array(
"cacheDir" => "/tmp/",
"lifeTime" => 10
);
$cache = new Cache_Lite_Output($options);
if (($cache->start($_SERVER["REQUEST_URI"])))
exit;Cache_end.php
$cache->end();
Cache Lite делает большинство тяжелой работы такой как блокирование файла, решение как сохранять контент для различных параметров (в данном примере используется REQUEST URI). Вам также может быть необходимы значения $_POST, $_COOKIE и $_SESSION.
Частичное кэширование
Частичное кэширование это типичный путь оптимизации. Скорее всего на вашем сайте есть части, которые очень редко изменяются или не должны изменяться в реальном времени. Это именно тот случай, когда необходимо применять частичное кэширование и оно позволит вам увидеть приращение в производительности.
Кэширование значения строк
require("Cache/Lite.php");
$options = array(
"cacheDir" => "/tmp/",
"lifeTime" => 3600 //1 hour
);
if (!($categories = $cache->get("categories")))
{
$categories = "";
$cache->save($categories, "categories");
}
echo $categories;
Пока это чересчур упрощенный пример, он только показывает гибкость сохранения значения. Вы можете сохранять значения массивов для того чтобы обращаться к ним позже.
Кэширования значения массива
require("Cache/Lite.php");
$options = array(
"cacheDir" => "/tmp/",
"lifeTime" => 3600, //1 hour
"automaticSerialization" => true
);
$cache = new Cache_Lite($options);
if (!($categories = $cache->get("categories")))
{
$rs = mysql_query("SELECT category_id, category_name FROM category");
$categories = array();
while($row = mysql_fetch_assoc($rs))
{
$categories = $row;
}
$cache->store($categories, "categories");
}
var_dump($categories);
Как вы видите, вы можете сохранять в кэше различные типы данных. Однако, использовать файловое кэширования я бы не рекомендовал для сохранения результатов запросов к базе данных.
Кэширование в оперативной памяти
Существует множетсво путей для того чтобы произвести кэширование в памяти: memcached, memory tables в базах данных, RAM disk и другие.
Memcached
С сайта memcache memcached это высокопроизводительная и распределенная кэширующая система, которая увеличивает скорость динамических веб-приложений путём снижения загрузки с базы данных.
О чем это говорит, о том, что можно сохранить данные на одном сервере, к которому будут обращаться другие сервера, это не зависит от вашего веб-сервера (как в случае кеширования промежуточного кода), так как memcached – это демон, который в большинстве случаев используется для кэширования результатов запросов к базам данных.
Пример работы с Memcache:
$post_id = (int) $_GET["post_id"];
$memcached = new Memcache;
$memcached->connect("hostname", 11211);
if (!$row = $memcached->get("post_id_". $post_id))
{
//yes this is safe, we type casted it already ;)
$rs = mysql_query("SELECT * FROM post WHERE post_id = ". $post_id);
if ($rs && mysql_num_rows($rs) > 0)
{
$row = mysql_fetch_assoc($rs);
// cache compressed for 1 hour
$memcached->set("post_id_". $post_id, $row, MEMCACHE_COMPRESSED, time() + 3600);
}
}
var_dump($row);
Это довольно простой пример работы с memcached. Мы сохранили простой элемент в памяти для будущего использования, до которого в будущем получим лёгкий доступ. Я рекомендую использовать данный метод для данных, к которым вы чаще всего будете обращаться.
Пример настройке параметров сессий для работы с Memcache
session.save_handler = memcache
session.save_path = «tcp://hostname:11211»
Как вы видите поддержка сессий довольно таки простая. Если у вас много серверов memcached переменная save_path должна содержать названия серверов через запятую with each server.
Memory Tables баз данных
Memory tables баз данных могут быть использованы для хранения данных сессии. Вы можете создать таблицу такого типа используя MySQL. Создайте ваш собственный обработчик сессий. Это один из способов увеличить производительность сессий.
RAM Disk
В то время как подход использования оперативной памяти как диска не является примером распределенности, данный подход легко может быть приспособлен для увеличения производительности сайта. Запомните информация находящаяся на таком диске исчезает после перезагрузки сервера.
Создание RAM-диска
mount --bind -ttmpfs /path/to/site/tmp /path/to/site/tmp
Я бы попытался избегать такого подхода, так как считаю, что риск в этом случае перевешивает выгоду, когда речь идет о большом количестве серверов. В таком случае лучшем выходом является использование memcached.
Надеюсь, что описанное выше было достаточно информативно. Здесь не описан весь потенциал кэширования, например использование кэширования в распределенных базах данных или использование Squid. В будущих статьях я опишу и это…
Во время разработки проектов на PHP с нуля и без использования библиотек скорость может стать серьезным вопросом. Кеширование может существенно повлиять на скорость веб страниц. В данном уроке мы покажем простой и эффективный способ динамического кеширования страниц, которые нуждаются в ускорении.
Шаг первый. Создаем файл top-cache.php
Нам нужно создать два файла. Первый: создаем файл с именем top-cache.php и копируем в него следующий код:
\n"; include($cachefile); exit; } ob_start(); // Запуск буфера вывода?>
Что происходит в данном коде? Первые 5 строк создают имя файла кеша в соответствии с текущем PHP файлом. Например, если мы используем файл с именем list.php , файл кеша будет иметь вид cached-list.html .
Строка 6 создает переменную $cachetime , которая определяет время жизни кеша.
Строки с 9 по 13 определяют условное выражение, которое служит для проверки наличия файла с именем, определенным в переменной $cachefile . Если файл существует, вставляется комментарий и файл, определенный в переменной $cachefile . Затем выражение exit прерывает выполнение скрипта и файл отправляется браузеру клиента. То есть, если найден статичный файл, то PHP код не будет выполняться сервером.
Строка 14 создает буфер, если файл, определенный переменной $cachefile не найден.
Шаг второй. Создаем файл bottom-cache.php
Теперь создаем второй файл PHP с именем bottom-cache.php и копируем в него следующий код:
Если файл с именем, определенным в переменной $cachefile отсутствует на сервере, выполняется данный код и создается файл. При следующем обращении к странице статичный $cachefile будет обслуживать браузер клиента вместо выполнения всего кода скрипта PHP.
Шаг три. Включаем файлы кеширования в код страницы
Теперь у нас есть два необходимых файла. Просто включаем их в страницу PHP, которую нужно кешировать. Файл top-cache.php нужно включить в начало страницы, а файл bottom-cache.php - в конце:
Теперь, если проверить кеширование на медленных страницах, то можно убедиться, насколько они стали быстрее загружаться.
В старые добрые времена, когда создание web-сайтов представляло из себя такое простое занятие, как набор нескольких HTML -страниц, отправка web-страниц в браузер была простой отправкой файла web-сервером. Посетители сайта могли видеть эти небольшие, исключительно текстовые странички, почти мгновенно (если не считать пользователей медленных модемов). Как только страница была загружена, браузер кэширует её где-нибудь на локальном компьютере, чтобы в случае повторного запроса страницы, можно было взять его локальную версию из кэша, послав лишь короткий запрос, чтобы убедиться, что страница на сервере не была изменена. Запросы обрабатывались быстро и как можно эффективней, и все были счастливы (кроме использующих модемы 9600 бод).
Появление динамических web-страниц изменило положение вещей в худшую сторону, эффективно «сломав» эту модель обслуживания web-страниц благодаря наличию двух проблем:
- Когда сервером получен запрос динамической web-странички, производится некоторая промежуточная обработка, например синтаксический анализ (парсинг) скрипта движком PHP , которая должна быть завершена. Благодаря этому получаем задержку перед тем, как web-сервер начнёт отправку вывода в браузер. Для простого PHP -скрипта это не существенно, но для более сложного приложения движок PHP может выполнить много действий прежде чем страница будет готова для отправки. Эти дополнительные действия приводят к заметной задержке между запросами пользователей и реальным отображением страниц в их браузерах.
- Типичный web-сервер, например Apache, использует время модификации файла чтобы правильно сообщить web-браузеру состояние кэша запрашиваемой странички. Для динамических web-страниц, фактически PHP -скрипт может изменяться только изредка, в то время как отображаемый им контент, возможно располагающийся в базе данных, изменяется часто. Web-сервер не имеет возможности знать о наличии изменений в базе данных, тем не менее он не отправляет дату последней модификации. Если клиент (браузер) не получает никакого признака того, как долго данные являются корректными, он предполагает, что в следующий раз необходимо запросить страничку по новой. Web-сервер всегда будет отвечать обновлённой версией странички, независимо от того, изменились ли данные. Чтобы избежать этого недостатка большинство web-разработчиков используют мета-тэги или HTTP -заголовки, чтобы сообщить браузеру никогда не использовать кэшированную версию странички. Однако это отрицает естественную способность web-браузера кэшировать web-страницы и обладает некоторыми существенными недостатками. Например, содержание динамической странички может изменяться раз в сутки, поэтому выгода, получаемая от наличия даже 24-часового кэширования странички браузером, очевидна.
Обычно для маленьких PHP-приложений вполне можно игнорировать существование этих проблем, однако с увеличением сложности и повышением трафика Вашего сайта Вы можете столкнуться с проблемами. Тем не менее, обе эти проблемы могут быть решены, первая путём кэширования на стороне сервера, вторая путём управления кэшированием на стороне клиента из вашего приложения. Подход, который вы будете использовать для решения проблем, будет зависеть от вашей области применения, но в этой главе мы увидим, как вы можете решить обе проблемы используя PHP и некоторые классы библиотеки PEAR .
Как я предотвращаю кэширование страницы браузерами?
Прежде чем мы рассмотрим методы клиентского и серверного кэширования, в первую очередь мы должны понять, как вообще предотвратить кэширование страниц web-браузером (и прокси-серверами). Основной способ достижения этого использует мета-тэги HTML:
Вставив прошедшую дату в мета-тэг Expires, вы сообщаете браузеру, что кэшированная копия странички всегда является устаревшей. Это значит, что браузер никогда не должен кэшировать страницу. Мета-тэг Pragma: no-cache довольно хорошо поддерживаемое соглашение, которому следует большинство web-браузеров. Обнаружив этот тэг, они обычно не кэшируют страницу (хотя никаких гарантий нет, это всего лишь соглашение).
Это хорошо звучит, но есть две проблемы, связанные с использованием мета-тэгов:
- Если тэг не существовал когда страница была запрошена браузером впервые, но появляется позже (например, вы модифицировали включаемый файл pageheader.php который является шапкой каждой web-страницы), браузер останется в блаженном неведении и воспользуется свей кэшированной копей оригинала.
- Прокси-серверы, кэширующие web-страницы, как например общий ISP , вообще не будет исследовать непосредственно содержимое HTML -документа. Вместо этого они полагаются только на web-сервер, с которого пришли документы, и протокол HTTP . Иными словами, web-браузер может считать, что не должен кэшировать страницу, но прокси-сервер между браузером и вашим web-сервером вероятно не знает этого – и продолжит отправлять клиенту ту же самую, уже устаревшую, страницу.
Лучший подход состоит в том, чтобы использовать непосредственно протокол HTTP с помощью функции PHP header() , эквивалентно приведённым выше двум мета-тэгам:
Мы можем пойти на один шаг вперёд, воспользовавшись заголовком Cache-Control совместимым с браузерами, поддерживающими HTTP 1.1:
Header("Expires: Mon, 26 Jul 1997 05:00:00 GMT"); header("Cache-Control: no-store, no-cache, must-revalidate"); header("Cache-Control: post-check=0, pre-check=0", FALSE); header("Pragma: no-cache");
Это гарантирует, что никакой web-браузер или промежуточный прокси-сервер не будет кэшировать страницу, таким образом посетители всегда получат самую последнюю версию контента. Фактически, первый заголовок должен быть самодостаточным, это лучший способ гарантировать, что страница не кэшируется. Заголовки Cache-Control и Pragma добавлены с целью «подстраховаться». Хотя они не работают во всех браузерах или прокси, они отловят некоторые случаи, в которых Expires не работает должным образом (например, если дата на компьютере клиента установлена неправильно).
Конечно, полный отказ от кэширования обеспечивает нас проблемами, которые мы обсуждали в начале этой главы. Сейчас мы рассмотрим решение этих проблем.
Internet Explorer и кэширование загрузки файлов
Если при обслуживании загрузки файла PHP -скриптом используются такие заголовки, как например Content-Disposition: attachment, filename=myFile.pdf или Content-Disposition: inline, filename=myFile.pdf у вас будут проблемы с Internet Explorer ’ом, если вы сообщите браузеру не кэшировать страницу.
Internet Explorer оперирует загрузкой довольно необычным образом, выполняя два запроса к web-сайту. Первый запрос загружает файл и сохраняет его в кэше, пока не будет создан второй запрос (без сохранения отклика). Этот запрос вызывает процесс передачи файла конечному пользователю в соответствии с типом файла (например, запускает Acrobat Reader , если файл является PDF -документом). Это значит, что если вы отправили заголовки, запрещающие браузеру кэшировать страницу, Internet Explorer удалит файл между первым и вторым запросом, в результате чего конечный пользователь ничего не получит. Если файл, который вы отдаёте PHP -скриптом, не изменяется, одним из простейших решений будет убрать «запрещающие кэширование» заголовки из скрипта.
Если загружаемый файл регулярно изменяется (т.е. вы хотите, чтобы браузер загружал новейшую версию), вы должны использовать заголовок Last-Modified , который будет рассмотрен в этой главе позднее, и гарантировать, что время модификации между двумя последовательными запросами не изменяется. Вы должны сделать это таким образом, чтобы не повлиять на пользователей браузеров, правильно оперирующих загрузкой. Одним из решений в этом случае будет сохранение файла на вашем web-сервере и предоставление простой ссылку к нему, предоставив web-серверу сообщать за вас заголовки кэширования. Конечно, это решение не может быть приемлемым, если предполагается авторизованный доступ к файлу, это решение допускает непосредственную загрузку сохранённого файла.
Как я могу захватить данные на стороне сервера для кэширования?
Пришло время взглянуть на то, как мы можем уменьшить задержку при помощи кэширования вывода на стороне сервера. Общий подход начинает предоставлять страницу как обычно, выполняя запросы к базе данных и так далее на PHP . Тем не менее, перед отправкой результата в браузер, мы захватываем его и сохраняем готовую страницу, например, в файле. При следующем запросе, PHP -скрипт сначала проверяет наличие кэшированной версии страницы. Если она существует, скрипт отправляет в браузер версию из кэша, исключая таким образом задержку на повторное создание страницы.
Несколько слов о кэшировании при помощи шаблонов
Как мне управлять кэшированием на стороне клиента средствами PHP?
Пришло время посмотреть на механизм, который позволит нам контролировать кеш на стороне клиента средствами PHP . Этот подход будет работать только если вы используете PHP в связке с сервером Apache , поскольку мы будем использовать функцию getallheaders() , чтобы получить заголовки, передаваемые браузером. Эта функция работает только в Apache .
Новые имена функций
Если вы используете PHP 4.3.0 с Apache , HTTP-заголовки доступны функцией apache_request_headers() и apache_response_headers() . Функция getallheaders() стала псевдонимом для новой функции apache_request_headers() .
Механизмом для работы с кэшем web-браузера вновь является HTTP . Множество заголовков вовлечёны в инструктирование web-браузеров и прокси-серверов независимо кэшировать страницу, ситуация осложняется тем фактом, что некоторые из них доступны только с HTTP 1.1.
Проверка HTTP-заголовков в вашем браузере
Простым но очень удобным инструментом для проверки заголовков запросов и откликов является LiveHttpHeaders – аддон к браузеру Mozilla . Необходимо точно знать, какие заголовки посылает ваш скрипт, особенно когда вы имеете дело с заголовками кэширования HTTP .
Для простоты мы рассмотрим только заголовки кэширования HTTP 1.0, а именно Expires , Last-Modified и If-Modified-Since , а также статус-код HTTP 304 (Not Modified) .
Другие заголовки, доступные с HTTP 1.1, например Cache-Control и ETag , предназначены для обеспечения расширенного механизма, который может использоваться совместно с состоянием web-сессии, иными словами, версия данной страницы, отображаемой неавторизованному посетителю, может значительно отличаться от отображаемой авторизованному пользователю. Заголовки HTTP 1.1 изначально добавлялись для того, чтобы позволить кэшировать такие страницы.
Истечение срока жизни страницы
Самым простым в использовании заголовком является заголовок Expire , который устанавливает дату (возможно, будущую), когда страница устареет. До этого момента web-браузеру разрешается использовать кэшированную версию страницы.
Пример 7. 6.php
"; echo "Сейчас " . gmdate("H:i:s") . " GMT"; echo "Посмотреть вновь
"; ?>
Функция setExpires отправляет заголовок HTTP Expires с будущим временем, заданном в секундах. Вышеприведённый пример показывает текущее время по Гринвичу и выводит ссылку, которая вам позволяет перейти на страницу вновь. Используя кнопку Refresh вашего браузера, вы можете сообщить браузеру о желании обновить кэш. Используя ссылку, вы увидите, что время изменяется только раз в 10 секунд.
Даты и время в HTTP
Даты в HTTP всегда вычисляются относительного меридиана времени Гринвича (GMT). Функция PHP gmdate() точно такая же функция, как date() , за исключением того, что она автоматически компенсирует время по Гринвичу, основанное на системных часах и настройках региона вашего сервера.
Когда браузер сталкивается с заголовком Expires , он кэширует страницу. Все последующие запросы страницы, сделанные до указанного времени истечения срока жизни, используют версию страницы из кэша, никаких запросов к web-серверу при этом не происходит.
Заголовок Expires преимущественно прост в реализации, но в большинстве случаев, если вы не высокоорганизованный человек, вы не можете знать точно, когда данная страница вашего сайта обновлена. Поскольку браузер войдёт в контакт с сервером только после того, как страница устареет, нет ни одного способа сообщить браузеру, что страница, находящаяся в его кэше, устарела. Вы также теряете некоторую часть трафика к вашему web-сайту, поскольку браузер не обращается к серверу при запросе страницы из кэша.
Время изменения страницы
Более практично использовать заголовки Last-Modified и If-Modified-Since , доступные в HTTP 1.0. Технически он известно как выполнение условного GET-запроса, вы возвращаете любой контент, основываясь на условии пришедшего заголовка запроса If-Modified-Since .
При использовании этого метода вы должны отправлять заголовок Last-Modified каждый раз, когда обращаются к вашему PHP-скрипту. При следующем запросе страницы браузером, он отправит заголовок If-Modified-Since , содержащий время, по которому ваш скрипт может определить, обновлялась ли страница со времени последнего запроса. Если это не так, ваш скрипт посылает код статуса HTTP 304 , чтобы указать, что страница не изменялась, не выводя при этом содержимого страницы.
Устанавливаем время модификации кэш-файла этой строкой: $lastModified = filemtime($cache_file);
Затем, используя время модификации кэш-файла, мы посылаем заголовок Last-Modified . Нам нужно посылать её для каждой предоставляемой страницы, чтобы вынудить браузер посылать нам заголовок If-Modified-Since с каждым запросом.
// Выдаём заголовок HTTP Last-Modified header("Last-Modified: " . gmdate("D, d M Y H:i:s", $lastModified) . " GMT"); \n\n"; echo "
\n"; echo "\n"; echo "\n"; ?>Если вы объедините подход времени последнего изменения со значением времени, являющимся уже доступным в вашем приложении (например, время самой последней новостной статьи, или время устаревания из системы серверного кэширования, которое мы видели в последнем решении), вы сможете воспользоваться преимуществами кэша web-браузера и разгрузите канал передачи данных, по возможности сэкономив информационный трафик с вашего сайта и улучшив его производительность.
Будьте осторожны при тестировании любого кэширования, выполненного в таком стиле, если вы сделаете это неправильно, вы можете заставить ваших посетителей всегда иметь устаревшие копии вашего сайта.
Кэширование ваших страниц в 5 шагов
Оригинал: Posted in PHP / JavaScript by ibzi on the February 17th, 2007Перевод: Кузьма Феськов ([email protected] ,http://kuzma.russofile.ru)
Кэширование ваших страниц может оказаться красивым и полезным механизмом, особенно, если они генерируются средствами PHP и делают множество SQL запросов. Как только вы примените кэширование, ваш сервер тут же снизит нагрузку и перестанет съедать много памяти на генерацию страниц - он просто будет загружать их из КЭШа. Я покажу вам, как PHP может кэшировать страницы и, в дальнейшем, вы сможете тратить на это минут 5.
Расмотрим технологию кэширования пошагам:
- В домашней директории создаем файлы .htaccess , start_cache.php , end_cache.php , а также папку с названием cache_files .
- Папке cache_files необходимо проставить атрибуты 777 .
- Внутри .htaccess файла пропишите следующие строки: php_value auto_prepend_file /home/username/public_html/start_cache.php php_value auto_append_file /home/username/public_html/end_cache.php Строку /home/username/public_html/ необходимо заменить на путь к вашей домашней директории.
- В скрипт start_cache.php помещаем следующий код: Не забывайте исправлять путь /home/username/public_html/ на путь к вашей домашней директории.
- А следующий код поместите в скрипт end_cache.php :
Все ваши страницы будут кэшироваться на 3600 секунд = 1 час. Этот параметр вы легко можете поменять в скрипте start_cache.php . Кэш страниц будет сохранен в папке cache_files .
Совершенно очевидно, что в данном случае атрибуты 777 являются определенным нарушением безопасности. В связи с чем, рекомендую вынести папку cahce_files за пределы public_html , например, поместить ее на один уровень выше. Это закроет доступ к находящимся в ней файлам пользователей вашего сайта, но никак не повлияет на работоспособность системы.
Также, у данного метода есть еще один серьезный недостаток: автор статьи складывает весь кэш в одну папку, что, при достаточном количестве страниц на вашем сайте, вызовет проблему, например, в системах Unix наблюдается достаточное замедление работоспособности при наличие в папке более чем 1000 файлов. В связи с чем, в алгоритм необходимо внести ряд изменений и раскладывать файлы по отдельным подпапкам внутри папки cache_files . Например, используя для этого первые 3-4 символа md5 КЭШа.
Для динамических ресурсов вполне возможно выбрать время кэширования в несколько (5-10) секунд или 1-2 минуты, что уже значительно снизит нагрузку на сервер, но не нанесет вреда интерактивности сайта.
Для страниц, для которых особо важна интерактивность, можно ввести исключения в .htaccess , что позволит именно им постоянно изменяться, а для остальных страниц можно применять кэширование.
Регенерация содержания на лету
Динамически созданные, но статически обслуживаемые страницы, т.е. страницы которые должны передаваться как чисто статические (считываемые из файловой системы и затем передаваемые по запросу), однако они должны быть динамически сгенерированны веб-сервером если они отсутствуют в файловой системе. Таким образом вы можете иметь страницы сгенерированные PHP которые являются статически обслуживаемыми если только кто-либо (либо планировщик) не удалит статическое содержание. В таком случае содержание обновляется.
Это делается следующим набором директив:
RewriteCond %{REQUEST_FILENAME} !-s RewriteRule ^page\.html$ page.php
Здесь, запрос к page.html приводит к внутреннему запуску соответствующего page.php, если page.html все-ещё отсутствует или имеет нулевой размер. Фокус здесь в том что page.php это обычный PHP скрипт который в дополнение к собственному выводу, записывает свой вывод в файл page.html. Запустив это один раз, сервер передает данные page.html. Когда вебмастер хочет обновить содержание, он просто удаляет page.html (обычно с помощью cronjob).
Проблема с кэшированием страниц у Internet Explorer.
У IE при работе с заголовком "Vary" встречается одна неприятная ошибочка, связанная с кэшированием страниц. Проблема решается добавлением в.htaccess следующих строк: