编辑“缓存”

缓存（Cache memory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。

== 基本简介 ==

缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与[[CPU]]交换数据，因此速度很快。L1　Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般L1缓存的容量通常在32—256KB。L2　Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，普通台式机CPU的L2缓存一般为128KB到2MB或者更高，笔记本、服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存最高可达1MB-3MB。 

　　缓存只是内存中少部分数据的复制品，所以CPU到缓存中寻找数据时，也会出现找不到的情况（因为这些数据没有从内存复制到缓存中去），这时CPU还是会到内存中去找数据，这样系统的速度就慢下来了，不过CPU会把这些数据复制到缓存中去，以便下一次不要再到内存中去取。随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，又不频繁了，所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的。

== 工作原理 ==
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，找到就立即读取并送给CPU处理；没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。 

　　RAM和ROM相对的，RAM是掉电以后，其中的信息就消失那一种，ROM在掉电以后信息也不会消失那一种。RAM又分两种，一种是静态RAM，SRAM；一种是动态RAM，DRAM。前者的存储速度要比后者快得多，使用的内存一般都是动态RAM。为了增加系统的速度，把缓存扩大不就行了吗，扩大的越大，缓存的数据越多，系统不就越快了吗？缓存通常都是静态RAM，速度是非常的快， 但是静态RAM集成度低（存储相同的数据，静态RAM的体积是动态RAM的6倍）， 价格高（同容量的静态RAM是动态RAM的四倍）， 由此可见，扩大静态RAM作为缓存是一个非常愚蠢的行为， 但是为了提高系统的性能和速度，必须要扩大缓存， 这样就有了一个折中的方法，不扩大原来的静态RAM缓存，而是增加一些高速动态RAM做为缓存， 这些高速动态RAM速度要比常规动态RAM快，但比原来的静态RAM缓存慢， 把原来的静态ram缓存叫一级缓存，而把后来增加的动态RAM叫二级缓存。
== Web 应用系统存在哪些速度差异？ ==
:读取文件系统 ? 读取磁盘 
:读取数据库内存 ? 读取文件系统 
:读取应用内存 ? 访问数据库服务器
:读取静态文件 ? 访问应用服务器 
:读取浏览器缓存 ? 访问网站
== 缓存技术分类  ==
:操作系统磁盘缓存 ? 减少磁盘机械操作 
:数据库缓存 ? 减少文件系统 I/O 
:应用程序缓存 ? 减少对数据库的查询 
:客户端浏览器缓存 ? 减少对网站的访问
== PHP缓存技术 ==
<p style="text-indent:2em;">WEB程序获取信息的方式主要是查询数据库,当数据库不是很大的情况下不会有太大的问题.然而,随着网站的发展,数据库呈几何级数的方式增长的时候,就会出现瓶颈.于是[[PHP缓存技术]]诞生了。.PHP缓存技术工作时,当程序查询数据的时候，会把相应的结果序列化后保存到文件中，以后同样的查询语句就可以不用直接查询数据库，而是从缓存文件中获得。这一改进使得程序运行速度得以大幅度提升. </p>
:目前应用PHP缓存技术比较流行的方法主要是Adodb+Smarty这样的黄金搭档. 
:PHP缓存技术工作原理
:首先看看adodb提供的数据缓存功能：
#<?php 　　
#include('adodb.inc.php');load code common to ADOdb 　　
#$ADODB_CACHE_DIR = '/usr/ADODB_cache'; 　　
#$conn = &ADONewConnection('mysql');create a connection 　　
#$conn->PConnect(' ','userid','','agora');connect to MySQL, agora db 　　
#$sql = 'select CustomerName, CustomerID from customers'; 　　
#$rs = $conn->CacheExecute(15,$sql);
#?> 如上，每次查询数据的时候，会把相应的结果序列化后保存到文件中，以后同样的查询语句就可以不用直接查询数据库，而是从缓存文件中获得。
:再来看看Smarty提供的页面缓存功能：
#<?php 1<?php 　　
#require('Smarty.class.php'); 　　
#$smarty = new Smarty; 　　
#$smarty->caching = true; 　　
#if(!$smarty->is_cached('index.tpl')) { 　　
#// No cache available, do variable assignments here. 　　
#$contents = get_database_contents(); 　　
#$smarty->assign($contents); 　　
#} 　　
#$smarty->display('index.tpl'); 　　
#?>
<p style="text-indent:2em;">如上，每次访问页面的时候，都会先检测相应的缓存是否存在，如果不存在，就连接数据库，得到数据，完成模板变量的[[赋值]]，显示页面，同时生成[[缓存文件]]，这样下次访问的时候缓存文件就发挥作用了，而不会再执行if块的数据查询语句了。当然，在实际使用中会有很多东西要考虑，比如，有效期的设置，缓存组的设置等等，具体可以查看Smarty手册中有关缓存（caching）的相关章节。</p> 
<p style="text-indent:2em;">以上两个PHP流行组件缓存方式的侧重点是不同的，对于Adodb的缓存而言，它缓存的是数据，对于Smarty的缓存而言，它缓存的是页面。其他提供缓存功能的组件还有很多（如：PEAR::Cache_Lite等等），实际编程中使用哪个方案要具体情况具体分析，也可能会综合使用。</p>
<p style="text-indent:2em;">使用这些组件内置的缓存方案有一个很明显的好处是它们的实现对[[客户端]]而言都很透明。只要进行必要的设置（如：缓存时间，缓存目录等等）就可以了，而不用过多考虑实现缓存的细节问题，系统会根据设置自动管理缓存。但是其缺点也同样明显，因为每次请求仍然要用PHP解析一遍，效率和纯静态相比还是大打折扣，在大的PV面前还是不能满足要求，在这种情况下，仅仅做动态缓存就不够了，必须实现[[静态缓存]]。</p>
<p style="text-indent:2em;">PHP,一门最近几年兴起的web设计脚本语言,由于它的强大和可伸缩性,近几年来得到长足的发展,php相比传统的asp网站,在速度上有绝对的优势,想mssql转6万条数据php如需要40秒,asp不下2分钟.但是,由于网站的数据越来越多,我们渴求能更快速的[[调用数据]],不必要每次都从数据库调,我们可以从其他的地方,比方一个文件,或者某个内存地址,这就是php的缓存技术,也就是Cache技术.</p>

===内容加载===
在使用缓存数据前，必须将数据[[加载]]到缓存中，有两种机制来加载数据：
#提前加载Proactive Load——使用这种方式时，你提前将所有的状态数据加载到缓存中，可能在应用程序或线程启动时进行，然后在应用程序或线程的生存期内一直缓存；
#动态加载Reactive Load——或称反应式加载，当使用这种方法时，在应用程序请求数据时取到数据，并且将它缓存起来以备后续使用。
===过期策略===
<p style="text-indent:2em;">另外一个关键因素是如何保持缓存数据和主数据（文件或[[数据库]]或其他的应用程序资源）的一致性，你可以定义过期策略来决定缓存中的内容，如已经缓存的时间或者收到其他资源的通知。</p>

==Asp.net缓存==
<p style="text-indent:2em;">将常用的数据保存在内存中对asp的开发人员来说并不陌生，Session对象和Application对象提供键值对来缓存数据，Session对象保存和单个用户有关的数据，Application对象可保留和应用程序有关的数据，每个用户都可以访问。</p>
<p style="text-indent:2em;">在Asp.net中，提供了专门用于缓存数据的Cache对象，它的应用范围是应用程序域。生存期是和应用程序紧密相关的，每当应用程序启动的时候就重新创建Cache对象。它域Application对象的主要区别就是提供了专门用于缓存管理的特性，比如依赖和过期策略。</p>
<p style="text-indent:2em;">你可以使用Cache对象和它的属性来实现高级的缓存功能，同时可以利用Asp.net Cache来对客户端输出的响应内容进行缓存。关于Asp.net中的缓存技术，有以下内容要介绍：</p>
=== 编程缓存Programmatic Caching ===
<p style="text-indent:2em;">Cache对象定义在System.Web.Caching命名空间，可以使用HttpContext类的Cache属性或Page对象的Cache属性来得到Cache的引用，Cache对象除了存储键值对以外，还可以存储.net框架的对象。下面介绍相应的依赖和过期策略。</p> 
===依赖和过期策略 ===
<p style="text-indent:2em;">当向缓存中加数据时，可以指定它的依赖关系来实现在某些情况下强制移除它。可用的方案包括以下几种：</p>
:1.文件依赖（File Dependency）——当硬盘上的某个（某些）文件更改时，强制移除缓存数据；
如： 
:CacheDependency cDependency = new 
   
:CacheDependency(Server.MapPath("authors.[[XML]]")); 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, cDependency);

:2.键值依赖（Key Dependency）——指定缓存中的某个数据项更改时移除。如:
:// Create a cache entry. 
   
:Cache["key1"] = "Value 1"; 
  
:// Make key2 dependent on key1. 
   
:String[] dependencyKey = new String[1]; 
   
:dependencyKey[0] = "key1"; 
   
:CacheDependency dependency = new CacheDependency(null, dependencyKey); 
   
:Cache.Insert("key2", "Value 2", dependency);
:3.基于时间的过期策略——按照预先定义的时间策略来使数据失效，可以是[[绝对时间]]（如某个日期的18:00）也可以是相对现在的相对时间。如：
:/// Absolute expiration 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, null, DateTime.Now.AddSeconds(5),Cache.NoSlidingExpiration); 
   
:/// Sliding expiration 
   
:Cache.Insert("CachedItem", item, null, Cache.NoAbsoluteExpiration, 
   
:TimeSpan.FromSeconds(5));
<p style="text-indent:2em;">使用太短和太长的过期时间都不行，不是造成用不上的缓存数据，就是缓存了陈旧的数据并加重了缓存负担，所以可以使用高并发的测试来决定过期时间的最佳值。</p> 
'''对缓存项使用[[优先级]] '''
<p style="text-indent:2em;">当运行应用程序的服务器内存不足时，会自动清除缓存中的数据，称为“清除scavenging”。此时，Cache对象根据缓存项的优先级来决定先移除哪些[[缓存数据]]，你可以在代码中指定缓存项的优先级。参看MSDN中“CacheItemPriority 枚举”，如：</p>
:Cache.Insert("DSN", connectionString, null, d, t, CacheItemPriority.High, onRemove); 
'''刷新数据（清除缓存） '''
<p style="text-indent:2em;">没有直接的方法来刷新Asp.net的输出缓存，但是有替代方法（设置所有数据失效），比如:Response.Cache.SetExpires(DateTime.Now) 
<p style="text-indent:2em;">这可以清除缓存，但页面上并不立刻体现出来，直到最初的缓存期结束，比如:<%@ OutputCache Duration="10" VaryByParam="none" %>指令指定的缓存只会在10秒后才清除。通常并不需要清除所有缓存项，你只要重新加载数据更新缓存就够了。</p>
'''输出缓存（Output Cache） '''
<p style="text-indent:2em;">Page Output Caching将对页面请求的响应放入缓存中，后续对此页面的请求将直接从缓存中得到信息而不是重建此页面。可以通过添加Page指令（高级别，声明实现）来实现，也可以使用HTTPCachePolicy类来实现（低级别，程序实现）。本指南不打算介绍技术细节，只给出如何更好使用的指南和最佳实践。有四方面的内容：</p>
#决定缓存的内容 
# 缓存动态页面 
#控制缓存的位置 
# 配置页面输出缓存 
===页面片断缓存===
:有时候缓存整个页面并不灵活，同时内存的发但也比较大，这时候应考虑片断缓存。页面片断缓存适合以下类型的数据： 
*创建开销很大的页面片断（控件）； 
*包含静态数据的页面片断；
*可被多个用户使用的页面片断； 
*多个页面共享的页面片断（如公用菜单条）
'''以下是缓存部分页面的例子: ''' 
:// Partial caching for 120 seconds 
   
:[System.Web.UI.PartialCaching(120)] 
   
:public class WebUserControl : System.Web.UI.UserControl 
   
:{ 
   
:// Your Web control code 
   
:}

==相关条目==
*[[互联网]]

== 参考来源 ==
*[http://baike.baidu.com/view/907.htm?fr=ala0_1_1 参考来源]
*[http://www.blue1000.com/bkhtml/2007-01/49856.htm 参考来源2]
[[category:计算机术语|H]]