M

MLOG

中文

探索有效的 Web 应用程序缓存策略，以提高性能、减少延迟并提升全球用户体验。了解浏览器缓存、服务器端缓存、CDN 缓存等。

Web 应用程序的缓存策略：综合指南

在当今快节奏的数字世界中，用户期望 Web 应用程序能够快速响应并迅速提供内容。缓慢的加载时间可能导致用户沮丧、会话中断，并最终对业务指标产生负面影响。缓存是一种关键技术，通过存储频繁访问的数据并从缓存中提供服务，而不是每次都从原始源检索，从而提高 Web 应用程序的性能。本指南全面概述了适用于 Web 应用程序的各种缓存策略，旨在满足全球受众的不同需求和技术背景。

为什么缓存很重要

缓存提供以下几个显著优势：

缓存类型

有几种可用的缓存技术，每种都有其自身的优缺点。选择哪种取决于应用程序的具体要求。

1. 浏览器缓存

浏览器缓存是最基本的缓存形式，涉及将静态资产（例如图像、CSS、JavaScript 文件）直接存储在用户的浏览器中。当用户再次访问网站时，浏览器可以从其缓存中检索这些资产，而不是再次从服务器下载。这显著加快了回访用户的页面加载时间。

工作原理：

服务器发送 HTTP 标头，指示浏览器缓存特定资源的时长。常见的标头包括：

示例：

Cache-Control: public, max-age=3600

此标头指示浏览器将资源缓存一小时（3600 秒）。

最佳实践：

2. 服务器端缓存

服务器端缓存涉及将数据存储在服务器上，以减少数据库和其他后端系统的负载。这可以显著缩短响应时间，特别是对于频繁访问的数据或计算密集型操作。

服务器端缓存类型：

使用 Redis 和 Memcached 进行内存缓存：

Redis：一个开源的内存数据结构存储，可用作缓存、消息代理和数据库。Redis 支持各种数据结构，包括字符串、列表、集合和哈希，使其具有高度通用性。它还提供持久化、复制和发布/订阅等功能。

Memcached：一个高性能、分布式内存对象缓存系统。Memcached 比 Redis 更简单，主要设计用于缓存键值对。它以其速度和可伸缩性而闻名。

示例（在 Python 中使用 `redis` 库）：

import redis

r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

def get_user_profile(user_id):
    cache_key = f"user:{user_id}:profile"
    profile_data = r.get(cache_key)

    if profile_data:
        print("Fetching from cache")
        return profile_data.decode('utf-8') # decode bytes to string
    else:
        print("Fetching from database")
        # Simulate fetching from a database
        profile_data = "{\"name\": \"John Doe\", \"age\": 30, \"location\": \"London\"}"
        r.set(cache_key, profile_data, ex=3600)  # Cache for 1 hour
        return profile_data

user_id = 123
profile = get_user_profile(user_id)
print(profile)

profile = get_user_profile(user_id)  # Accessing again will retrieve from cache
print(profile)

最佳实践：

3. 内容分发网络 (CDN) 缓存

内容分发网络 (CDN) 是一个地理上分布的服务器网络，它缓存静态内容（例如图像、CSS、JavaScript 文件、视频）并从离用户最近的服务器将其交付给用户。这显著减少了延迟并改善了用户体验，特别是对于世界各地不同位置的用户。CDN 对于全球性 Web 应用程序至关重要。

工作原理：

  1. 用户从 Web 应用程序请求资源（例如图像）。
  2. CDN 检查资源是否已在离用户最近的服务器上缓存。
  3. 如果资源已缓存，CDN 将其交付给用户。
  4. 如果资源未缓存，CDN 会从源服务器检索它，将其缓存在其服务器上，然后交付给用户。

流行的 CDN：

示例（配置 Cloudflare）：

通常，您会配置您的域的 DNS 记录以指向 Cloudflare 的域名服务器。然后，在 Cloudflare 仪表板中，您可以配置缓存规则、安全设置和其他性能优化。

最佳实践：

4. 边缘缓存

边缘缓存是一种更高级的缓存形式，它通过在网络边缘（通常在 CDN 的基础设施内）部署缓存，将数据和逻辑更接近用户。这使得响应时间更快，延迟更低，因为请求在更接近用户位置的地方处理。边缘缓存不仅可以缓存静态资产，还可以缓存动态内容，甚至在边缘执行无服务器函数。

边缘缓存的优势：

示例：

想象一个电子商务网站，以用户当地货币显示产品价格。通过边缘缓存，货币转换逻辑可以在边缘执行，这样欧洲的用户看到欧元价格，而日本的用户看到日元价格。这消除了将所有请求路由回源服务器进行货币转换的需要。

用于边缘缓存的技术：

5. 对象缓存

对象缓存是一种用于将昂贵操作（例如复杂的数据库查询或 API 调用）的结果作为对象存储在内存中的技术。当再次请求相同的操作时，将返回缓存的对象而不是重新执行该操作。这可以显著提高性能，特别是对于重复执行许多相同昂贵操作的应用程序。

常见用例：

示例（缓存数据库查询结果）：


# Assuming you have a database connection object `db`

def get_products_by_category(category_id):
  cache_key = f"products:category:{category_id}"
  cached_products = cache.get(cache_key)

  if cached_products:
    print("Fetching products from cache")
    return cached_products
  else:
    print("Fetching products from database")
    products = db.query("SELECT * FROM products WHERE category_id = %s", category_id)
    cache.set(cache_key, products, timeout=300) # Cache for 5 minutes
    return products

缓存失效策略

缓存失效是在底层数据更改时从缓存中删除过时数据的过程。这是缓存的关键方面，因为提供过时数据可能导致向用户显示不正确或过时的信息。

常见的失效策略：

缓存失效的注意事项：

选择正确的缓存策略

最佳缓存策略取决于 Web 应用程序的具体要求，包括：

全球考量

为全球受众设计缓存策略时，请考虑以下因素：

监控与优化

监控缓存性能以识别并解决任何问题至关重要。需要监控的关键指标包括：

监控缓存性能的工具包括：

结论

缓存是提高 Web 应用程序性能和增强用户体验的强大技术。通过理解不同类型的缓存策略并有效地实施它们，开发人员可以创建快速、响应迅速且可伸缩的 Web 应用程序，以满足全球受众的需求。请记住考虑应用程序的具体要求，选择适当的缓存技术，并监控性能以确保您的缓存策略有效运行。战略性地使用缓存可以带来更好的用户体验、更低的基础设施成本，并最终实现更大的商业成功。