基于Redis技術(shù)的頁面緩存研究

1、    基于redis技術(shù)的頁面緩存研究    秦溧艾青摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的逐漸擴(kuò)大，用戶對(duì)相同數(shù)據(jù)訪問的相對(duì)集中，從而出現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，數(shù)據(jù)庫響應(yīng)效率低下，瀏覽器上響應(yīng)延遲等重大問題?；诖?，提出采用redis高性能分布式內(nèi)存緩存服務(wù)器的這一技術(shù)，來解決因數(shù)據(jù)量過大導(dǎo)致頁面響應(yīng)延遲的問題。通過實(shí)驗(yàn)以及和傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫對(duì)比的結(jié)果表明，利用緩存技術(shù)查找數(shù)據(jù)，可以在一定程度上減少對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，同時(shí)加快web等應(yīng)用的響應(yīng)速度，提高用戶體驗(yàn)感。關(guān)鍵詞：redis;sql;緩存;數(shù)據(jù)庫：tp311.5：a目前我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用的是關(guān)系型數(shù)據(jù)

2、庫，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到該系統(tǒng)中，再通過服務(wù)器從中獲取數(shù)據(jù)，并在瀏覽器上顯示出來。但隨著數(shù)據(jù)量逐漸增大，用戶度對(duì)相同數(shù)據(jù)訪問的集中，就會(huì)出現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，數(shù)據(jù)庫響應(yīng)效率低下，瀏覽器上響應(yīng)延遲等重大問題。特別是當(dāng)我們?cè)陂_發(fā)web應(yīng)用時(shí)，前端界面成為了不可獲取的一部分，但是每次用戶對(duì)我們的網(wǎng)頁進(jìn)行訪問時(shí)，都要重新加載一次靜態(tài)資源，從而加重服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，造成網(wǎng)上顯示延遲等問題，在很大程度上影響了用戶體驗(yàn)感?；谝陨蠁栴}，本文結(jié)合redis高性能分布式內(nèi)存緩存服務(wù)器技術(shù)，對(duì)頁面進(jìn)行分布式管理。并通過實(shí)驗(yàn)和對(duì)比證實(shí)了利用緩存技術(shù)查找數(shù)據(jù)，可以在一定程度上減少對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，同時(shí)加快web等應(yīng)用的

3、響應(yīng)速度，提高用戶體驗(yàn)感。1 redis概述1.1 redis的特性redis是一個(gè)基于鍵值對(duì)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，也是類屬于nosql的一種，它可以利用多種不同的鍵值對(duì)數(shù)據(jù)類型來滿足于不同的存儲(chǔ)需求，redis優(yōu)勢主要包括：（1）性能高。由于redis是nosql數(shù)據(jù)庫，redis的所有操作都是直接操作于內(nèi)存之中，它的運(yùn)行速度相比較于mysql這一類傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，就好比是在內(nèi)存中進(jìn)行讀寫和在硬盤中進(jìn)行讀寫的差距;（2）可使用的數(shù)據(jù)類型非常豐富，redis能夠支持二進(jìn)制的hash，set，string，list等數(shù)據(jù)類型的操作;（3）支持事務(wù)，操作都是原子性，所謂的原子性就是對(duì)數(shù)據(jù)的更改要么

4、全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行;（4）豐富的特性，redis還支持publish/subscribe，通知，key過期等等特性。基于上述優(yōu)勢，redis技術(shù)最大的應(yīng)用場景就是用來做緩存。緩存技術(shù)可以大大減輕服務(wù)器的壓力，減少數(shù)據(jù)丟失，提高系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的一致性和完整性。1redis對(duì)于不同的常見數(shù)據(jù)類型來說，指令既有相同的，也有針對(duì)不同數(shù)據(jù)類型的特殊指令。同時(shí)redis具有java版本客戶端jedis，jedis擁有java的主要特性之一多線程處理，通過線程來優(yōu)化系統(tǒng)資源，通過線程操作redis的數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際情況對(duì)線程進(jìn)行回收，極大的提高的redis的使用效率。在提高數(shù)據(jù)獲取速度時(shí)，我們需要用一些緩

5、存技術(shù)，redis的最大優(yōu)勢在于可將數(shù)據(jù)緩存到內(nèi)存并能夠分片存儲(chǔ)，同時(shí)擁有很高的讀寫效率。2在這個(gè)基礎(chǔ)之上，redis還可以使用各種不同方式的排序，以此來滿足各種不同業(yè)務(wù)的需求，為了不影響查詢數(shù)據(jù)的速度，數(shù)據(jù)一般都是先在內(nèi)存中緩存下來，區(qū)別就是redis會(huì)在經(jīng)過一段周期后的將更新后的數(shù)據(jù)重新在磁盤中進(jìn)行寫入和覆蓋，又或者會(huì)把進(jìn)行修改的操作寫入記錄文件中，再將此文件追加到之前的記錄文件中。前者為默認(rèn)的rdb存儲(chǔ)模式，所謂rdb，就是將數(shù)據(jù)寫入到一個(gè)臨時(shí)的文件。等到持久化結(jié)束之后，用這個(gè)臨時(shí)文件，替換掉上次舊的持久化的文件，從而達(dá)到恢復(fù)數(shù)據(jù)的目的。優(yōu)點(diǎn)，是只需要通過使用單獨(dú)子進(jìn)程來進(jìn)行持久化操作，

6、并不需要主進(jìn)程進(jìn)行任何的io操作，從而保證了redis的高效性;缺點(diǎn)，rdb會(huì)間隔一段時(shí)間再進(jìn)行持久化操作，如果在持久化期間，redis發(fā)生了故障，會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失情況，所以這種方式更適合對(duì)數(shù)據(jù)要求不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臅r(shí)候。由于只需要對(duì)界面的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，所以本文采用rdb存儲(chǔ)模式技術(shù)便可達(dá)到需求。1.2 redis存儲(chǔ)機(jī)制其存儲(chǔ)機(jī)制默認(rèn)設(shè)置為如果更改了一個(gè)key，則間隔900秒之后進(jìn)行一次持久化存儲(chǔ)。如果更改了十個(gè)key則300秒之后進(jìn)行一次持久化存儲(chǔ)，如果更改一萬個(gè)key則自修改之時(shí)起，一分鐘之后進(jìn)行一次持久化存儲(chǔ)，持久化完成后，將臨時(shí)文件替換掉舊的rdb。使用rdb恢復(fù)數(shù)據(jù)也非常簡單，實(shí)際上只需重啟

7、redis服務(wù)即可完成。啟動(dòng)的時(shí)候，redis的sever會(huì)從dump.rdb文件中先同步數(shù)據(jù)，第二種方式是aof，是將執(zhí)行過的指令記錄下來，數(shù)據(jù)恢復(fù)時(shí)，按照從前到后的順序再將指令執(zhí)行一遍從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的恢復(fù)。優(yōu)點(diǎn)，可以保持更高的數(shù)據(jù)完整性。例如，如果設(shè)置追擊file的時(shí)間是一秒，那么一旦redis發(fā)生了故障，最多只會(huì)丟失那一秒的數(shù)據(jù)。且如果日志寫入不夠完整，支持通過redischeckaof來進(jìn)行日志修復(fù)，aof文件沒備注right之前可以刪除其中的某些指令。缺點(diǎn)，aof比rdb文件大，且恢復(fù)速度慢，因?yàn)樗且杂涗洸僮鲾?shù)據(jù)為主的。此外，通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)大部分都是數(shù)字信息，如手機(jī)號(hào)碼、imsi碼等

8、，采用az，az，09組成的62進(jìn)制替代10進(jìn)制可以大大的節(jié)約內(nèi)存，手機(jī)號(hào)碼可以從11位壓縮到6位，imsi碼可以從15位壓縮到9位。由此可以進(jìn)一步節(jié)約內(nèi)存。3redis的應(yīng)用目前已經(jīng)十分廣泛，國內(nèi)的淘寶，新浪，以及國外的github等都在使用redis的緩存服務(wù)。當(dāng)然，在使用redis緩存技術(shù)之前，必須搭建分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。為了進(jìn)一步提高redis的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率，必須同時(shí)要考慮到數(shù)據(jù)庫的負(fù)載情況，因此在開發(fā)時(shí)還需要額外搭建另一個(gè)分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫采用中央處理器或者是內(nèi)存的使用來進(jìn)行代價(jià)的評(píng)估，但對(duì)于這種系統(tǒng)的存儲(chǔ)方式和數(shù)據(jù)類型往往不是很全面。在實(shí)際運(yùn)行的過程中，對(duì)多

9、類資源數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)完成對(duì)執(zhí)行處理任務(wù)的線程后，完成對(duì)永不服務(wù)的主線程的響應(yīng)，再以此為基礎(chǔ)，確定各個(gè)影響數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有效性的影響因素，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式數(shù)據(jù)的可靠性評(píng)測和存儲(chǔ)。42 采用redis進(jìn)行頁面緩存的設(shè)計(jì)方案，以及后臺(tái)配置文件的編寫2.1 redis解決頁面緩存問題的方案設(shè)計(jì)redis作為一個(gè)nosql數(shù)據(jù)庫，它的簡單易用是它最主要的特點(diǎn)。它的本質(zhì)其實(shí)是和布隆過濾器5類似，只是作為一個(gè)服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫之間的一個(gè)緩沖區(qū)，當(dāng)用戶要訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)，先訪問redis，如果redis中有所需要的數(shù)據(jù)，便直接取出，返回到服務(wù)器;如果沒有，便去訪問數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)返回給服務(wù)器，同時(shí)將數(shù)據(jù)保存一份

10、到redis中，便于下次的取和用。根據(jù)此特性，我可以解決頁面緩存的問題。實(shí)際上，我們的前端界面的靜態(tài)資源，對(duì)用戶體驗(yàn)感影響最大的，便是我們界面上的圖片信息，因?yàn)檫@是用戶最容易注意到的，也是經(jīng)常在改變的，所以我們需要將界面上的圖片信息，緩存到我們的redis數(shù)據(jù)庫中。由于redis存儲(chǔ)機(jī)制是以鍵值對(duì)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)的，因此，我們只需要通過后端來實(shí)現(xiàn)，將圖片的索引作為鍵，將圖片的路徑等信息以json的形式作為值緩存到redis中，從而達(dá)到無需訪問數(shù)據(jù)庫，便可加載圖片的目的。當(dāng)然，如果我們后期需要對(duì)圖片進(jìn)行更新，用戶也只需要重新加載一次頁面便可更新redis中的緩存信息。2.2 redis緩存技術(shù)設(shè)計(jì)

11、流圖該圖用于展示服務(wù)器在進(jìn)行數(shù)據(jù)存取時(shí)和redis以及數(shù)據(jù)庫之間的交互流程，如圖1所示，當(dāng)服務(wù)器要獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)，先從redis中獲取，如果命中，則直接返回給服務(wù)器;如果未命中，則再從數(shù)據(jù)庫中獲取，獲取到數(shù)據(jù)后，返回給服務(wù)器，并更新redis中的內(nèi)容。2.3 redis配置文件信息配置使用redis所需要的相關(guān)信息，如圖2所示：（1）spring.redis.database：數(shù)據(jù)庫索引，在使用redis時(shí)，由于redis有16個(gè)內(nèi)置庫，需要標(biāo)明使用哪個(gè)數(shù)據(jù)庫，默認(rèn)是用的是下標(biāo)為0的庫，這里設(shè)置的是索引為1的庫;（2）spring.redis.host：redis服務(wù)器地址，由于redis是

12、分布式的緩存數(shù)據(jù)庫，所以需要單獨(dú)部署到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，這里部署到的是linux虛擬機(jī)上，虛擬機(jī)的ip地址是：192.168.220.128，所以redis的服務(wù)器地址是：192.168.220.128;（3）spring.redis.port：redis服務(wù)器連接端口，redis的配置文件中，端口號(hào)默認(rèn)配置為6379;（4）spring.redis.password：redis服務(wù)器連接密碼，其實(shí)redis默認(rèn)連接是沒有密碼的，這里為了保險(xiǎn)起見在redis的配置文件中設(shè)置連接redis的密碼為：imooc;（5）spring.redis.pool.maxactive：連接池最大連接數(shù)，這里可以設(shè)

13、置同時(shí)訪問redis的連接數(shù)量，如果設(shè)置為負(fù)值則表示沒有連接的限制;（6）spring.redis.pool.maxwait：連接池最大阻塞等待時(shí)間，是指建立連接的最大等待時(shí)間，毫秒為單位，如果是負(fù)值，則表示永遠(yuǎn)等待;（7）spring.redis.pool.maxidle：連接池最大空閑連接，如果超過最大空閑連接數(shù)，會(huì)將對(duì)象丟棄;（8）spring.redis.pool.minidle：連接池最小空閑連接，如果小于最小空閑連接數(shù)，會(huì)創(chuàng)建新的連接對(duì)象，以此來保持空閑連接數(shù)量大于等于最小空閑連接數(shù);（9）spring.redis.timeout：連接超時(shí)時(shí)間。3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析本文通過采用red

14、isdesktopmanager圖形化redis管理工具來對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和研究。如圖3所示，在db0這個(gè)數(shù)據(jù)庫中，有8個(gè)數(shù)據(jù)鍵，這8個(gè)數(shù)據(jù)鍵分別對(duì)應(yīng)8種不同類別的圖片資源信息，如表1所列：這樣，在獲取value1所對(duì)應(yīng)的值時(shí)，只需要在后端通過鍵shopcategorylist_allfirstlevel，便可直接在redis中獲取到值，而無需再次通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢操作，極大程度上改善了系統(tǒng)的效率。將不使用redis的傳統(tǒng)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和采用redis的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對(duì)比，會(huì)發(fā)現(xiàn)采用redis有以下好處，如表2所列：4 結(jié)語基于redis技術(shù)的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方法，可以解決因數(shù)據(jù)量逐漸增大，用戶對(duì)相同數(shù)據(jù)訪問的集中，而出現(xiàn)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)擔(dān)加重，數(shù)據(jù)庫響應(yīng)效率低下，瀏覽器上響應(yīng)延遲等重大問題。本文通過實(shí)驗(yàn)以及對(duì)比證實(shí)了可以利用緩存技術(shù)查找數(shù)據(jù)，可以在一定程度上減少對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，同時(shí)加快web等應(yīng)用的響應(yīng)速度，提高用戶體驗(yàn)感。參考文獻(xiàn)：1寧方美，賀雪梅，牟晉娟.springboot集成redis緩存技術(shù)在企業(yè)一卡通系統(tǒng)中的應(yīng)用j.電子技術(shù)與軟件工程，2019（24）：133134.2葉朋.網(wǎng)站訪問性能優(yōu)化的研究與實(shí)現(xiàn)d.哈爾濱理工大學(xué)，2020.3徐茂紅，王飛，張明