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分層技術和普通緩存技術

發布時間: 2023-08-30 11:40:49

『壹』 緩存的技術發展

最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(Data Cache,D-Cache)和指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時,用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條微指令。
隨著CPU製造工藝的發展,二級緩存也能輕易的集成在CPU內核中,容量也在逐年提升。再用集成在CPU內部與否來定義一、二級緩存,已不確切。而且隨著二級緩存被集成入CPU內核中,以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變,此時其以相同於主頻的速率工作,可以為CPU提供更高的傳輸速率。二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一,在CPU核心不變化的情況下,增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異,由此可見二級緩存對於CPU的重要性。
CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有CPU所需的數據時(這時稱為未命中),CPU才訪問內存。從理論上講,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它是為讀取二級緩存後未命中的數據設計的—種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約3%的數據需要從內存中調用,這進一步提高了CPU的效率。為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的數據淘汰出緩存,提高緩存的利用率。CPU產品中,一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間,二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB、4MB等。一級緩存容量各產品之間相差不大,而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU製造工藝所決定的,容量增大必然導致CPU內部晶體管數的增加,要在有限的CPU面積上集成更大的緩存,對製造工藝的要求也就越高。主流的CPU二級緩存都在2MB左右,其中英特爾公司07年相繼推出了台式機用的4MB、6MB二級緩存的高性能CPU,不過價格也是相對比較高的,對於對配置要求不是太高的朋友,一般的2MB二級緩存的雙核CPU基本也可以滿足日常上網需要了。

『貳』 cache是什麼意思 深入理解緩存技術

cache通常分為多級,每個級別的cache都有不同的存儲容量和訪問速度。最高級別的cache通常是CPU內部的寄存器,訪問速游租度最快,但存儲容量最小。其他級別的cache通常是存儲在CPU晶元上好爛的高速緩存,訪問速度比寄存器慢一些,但存儲容量更大。最低級別的cache通常是存儲在主存中的緩存,訪問速度最慢,但存儲容量最大。

總之,cache是一種非常重要的緩存技術,它可以大大提高計算機的性能和效率。在今天的計算機應用中,cache技術已經成為了不可或缺的一部分。

總之,cache是一種非常友磨漏重要的緩存技術,它可以大大提高計算機的性能和效率。在今天的計算機應用中,cache技術已經成為了不可或缺的一部分。

cache通常分為多級,每個級別的cache都有不同的存儲容量和訪問速度。最高級別的cache通常是CPU內部的寄存器,訪問速度最快,但存儲容量最小。其他級別的cache通常是存儲在CPU晶元上的高速緩存,訪問速度比寄存器慢一些,但存儲容量更大。最低級別的cache通常是存儲在主存中的緩存,訪問速度最慢,但存儲容量最大。

cache是一種用於臨時存儲數據的內存,它可以快速讀取和寫入數據。當計算機需要訪問某個數據時,它首先會在cache中查找,如果找到了,就直接返回給計算機,從而避免了從主存中讀取數據的時間延遲。如果cache中沒有需要的數據,計算機就會從主存中讀取數據並將其存儲到cache中,以便下次訪問時更快地響應。

『叄』 常用的緩存技術

第一章 常用的緩存技術
1、常見的兩種緩存

本地緩存:不需要序列化,速度快,緩存的數量與大小受限於本機內存
分布式緩存:需要序列化,速度相較於本地緩存較慢,但是理論上緩存的數量與大小無限(因為緩存機器可以不斷擴展)
2、本地緩存

Google guava cache:當下最好用的本地緩存
Ehcache:spring默認集成的一個緩存,以spring cache的底層緩存實現類形式去操作緩存的話,非常方便,但是欠缺靈活,如果想要靈活使用,還是要單獨使用Ehcache
Oscache:最經典簡單的頁面緩存
3、分布式緩存

memcached:分布式緩存的標配
Redis:新一代的分布式緩存,有替代memcached的趨勢
3.1、memcached

經典的一致性hash演算法
基於slab的內存模型有效防止內存碎片的產生(但同時也需要估計好啟動參數,否則會浪費很多的內存)
集群中機器之間互不通信(相較於Jboss cache等集群中機器之間的相互通信的緩存,速度更快<--因為少了同步更新緩存的開銷,且更適合於大型分布式系統中使用)
使用方便(這一點是相較於Redis在構建客戶端的時候而言的,盡管redis的使用也不困難)
很專一(專做緩存,這一點也是相較於Redis而言的)
3.2、Redis

可以存儲復雜的數據結構(5種)
strings-->即簡單的key-value,就是memcached可以存儲的唯一的一種形式,接下來的四種是memcached不能直接存儲的四種格式(當然理論上可以先將下面的一些數據結構中的東西封裝成對象,然後存入memcached,但是不推薦將大對象存入memcached,因為memcached的單一value的最大存儲為1M,可能即使採用了壓縮演算法也不夠,即使夠,可能存取的效率也不高,而redis的value最大為1G)
hashs-->看做hashTable
lists-->看做LinkedList
sets-->看做hashSet,事實上底層是一個hashTable
sorted sets-->底層是一個skipList
有兩種方式可以對緩存數據進行持久化
RDB
AOF
事件調度
發布訂閱等
4、集成緩存

專指spring cache,spring cache自己繼承了ehcache作為了緩存的實現類,我們也可以使用guava cache、memcached、redis自己來實現spring cache的底層。當然,spring cache可以根據實現類來將緩存存在本地還是存在遠程機器上。

5、頁面緩存

在使用jsp的時候,我們會將一些復雜的頁面使用Oscache進行頁面緩存,使用非常簡單,就是幾個標簽的事兒;但是,現在一般的企業,前台都會使用velocity、freemaker這兩種模板引擎,本身速度就已經很快了,頁面緩存使用的也就很少了。

總結:

在實際生產中,我們通常會使用guava cache做本地緩存+redis做分布式緩存+spring cache就集成緩存(底層使用redis來實現)的形式
guava cache使用在更快的獲取緩存數據,同時緩存的數據量並不大的情況
spring cache集成緩存是為了簡單便捷的去使用緩存(以註解的方式即可),使用redis做其實現類是為了可以存更多的數據在機器上
redis緩存單獨使用是為了彌補spring cache集成緩存的不靈活
就我個人而言,如果需要使用分布式緩存,那麼首先redis是必選的,因為在實際開發中,我們會緩存各種各樣的數據類型,在使用了redis的同時,memcached就完全可以舍棄了,但是現在還有很多公司在同時使用memcached和redis兩種緩存。

『肆』 ☆前端優化:瀏覽器緩存技術介紹

在前端開發中,性能一直都是被大家所重視的一點,然而判斷一個網站的性能最直觀的就是看網頁打開的速度。 其中提高網頁反應速度的一個方式就是使用緩存 。緩存技術一直一來在WEB技術體系中扮演非常重要角色,是快速且有效地提升性能的手段。

一個優秀的緩存策略可以縮短網頁請求資源的距離,減少延遲,並且由於緩存文件可以重復利用,還可以減少帶寬,降低網路負荷。

所以,緩存技術是無數WEB開發從業人員在工作過程中不可避免的一大問題。 在產品開發的時候我們總是想辦法避免緩存產生,而在產品發布之時又在想策略管理緩存提升網頁的訪問速度 。了解瀏覽器的緩存命中原理,是開發WEB應用的基礎,本文著眼於此,學習瀏覽器緩存的相關知識,總結緩存避免和緩存管理的方法,結合具體的場景說明緩存的相關問題。希望能對有需要的人有所幫助。

在實際WEB開發過程中,緩存技術會涉及到不同層、不同端,比如:用戶層、系統層、代理層、前端、後端、服務端等, 每一層的緩存目標都是一致的,就是盡快返回請求數據、減少延遲 ,但每層使用的技術實現是各有不同,面對不同層、不同端的優劣,選用不同的技術來提升系統響應效率。所以,我們首先看下各層的緩存都有哪些技術,都緩存哪些數據,從整體上,對WEB的緩存技術進行了解,如下圖所示:

本篇文章重點講的就是上面紅色框部分緩存內容。

當瀏覽器請求一個網站的時候,會載入各種各樣的資源,比如:HTML文檔、圖片、CSS和JS等文件。對於一些不經常變的內容,瀏覽器會將他們保存在本地的文件中,下次訪問相同網站的時候,直接載入這些資源,加速訪問。

那麼如何知曉瀏覽器是讀取了緩存還是直接請求伺服器?如下圖網站來做個示例:

第一次打開該網站後,如果再次刷新頁面。會發現瀏覽器載入的眾多資源中,有一部分size有具體數值,然而還有一部分請求,比如圖片、css和js等文件並沒有顯示文件大小,而是顯示了 from dis cache 或者 from memory cache 字樣。這就說明了,該資源直接從本地硬碟或者瀏覽器內存讀取,而並沒有請求伺服器。

瀏覽器啟用緩存至少有兩點顯而易見的好處: (1)減少頁面載入時間;(2)減少伺服器負載;

瀏覽器是否使用緩存、緩存多久,是由伺服器控制的 。准確來說,當瀏覽器請求一個網頁(或者其他資源)時, 伺服器發回的響應的「響應頭」部分的某些欄位指明了有關緩存的關鍵信息 。下面看下,HTTP報文中與緩存相關的首部欄位:

根據上面四種類型的首部欄位不同使用策略, 瀏覽器中緩存可分為強緩存和協商緩存

當瀏覽器對某個資源的請求命中了強緩存時, 返回的HTTP狀態為200 ,在chrome的開發者工具的network裡面 size會顯示為from cache ,比如:京東的首頁里就有很多靜態資源配置了強緩存,用chrome打開幾次,再用f12查看network,可以看到有不少請求就是從緩存中載入的:

Expires是HTTP 1.0提出的一個表示資源過期時間的header,它描述的是一個絕對時間,由伺服器返回,用GMT格式的字元串表示 ,如:Expires:Thu, 31 Dec 2037 23:55:55 GMT,包含了Expires頭標簽的文件,就說明瀏覽器對於該文件緩存具有非常大的控制權。

例如,一個文件的Expires值是2020年的1月1日,那麼就代表,在2020年1月1日之前,瀏覽器都可以直接使用該文件的本地緩存文件,而不必去伺服器再次請求該文件,哪怕伺服器文件發生了變化。

所以, Expires是優化中最理想的情況,因為它根本不會產生請求 ,所以後端也就無需考慮查詢快慢。它的緩存原理,如下:

Expires是較老的強緩存管理header, 由於它是伺服器返回的一個絕對時間 ,在伺服器時間與客戶端時間相差較大時,緩存管理容易出現問題, 比如:隨意修改下客戶端時間,就能影響緩存命中的結果 。所以在HTTP 1.1的時候,提出了一個新的header, 就是Cache-Control,這是一個相對時間,在配置緩存的時候,以秒為單位,用數值表示 ,如:Cache-Control:max-age=315360000,它的緩存原理是:

Cache-Control描述的是一個相對時間 ,在進行緩存命中的時候, 都是利用客戶端時間進行判斷 ,所以相比較Expires,Cache-Control的緩存管理更有效,安全一些。

這兩個header可以只啟用一個,也可以同時啟用, 當response header中,Expires和Cache-Control同時存在時,Cache-Control優先順序高於Expires

此外,還可以為 Cache-Control 指定 public 或 private 標記。 如果使用 private,則表示該資源僅僅屬於發出請求的最終用戶,這將禁止中間伺服器(如代理伺服器)緩存此類資源 。對於包含用戶個人信息的文件(如一個包含用戶名的 HTML 文檔),可以設置 private,一方面由於這些緩存對其他用戶來說沒有任何意義,另一方面用戶可能不希望相關文件儲存在不受信任的伺服器上。需要指出的是,private 並不會使得緩存更加安全,它同樣會傳給中間伺服器(如果網站對於傳輸的安全性要求很高,應該使用傳輸層安全措施)。 對於 public,則允許所有伺服器緩存該資源 。通常情況下,對於所有人都可以訪問的資源(例如網站的 logo、圖片、腳本等), Cache-Control 默認設為 public 是合理的

當瀏覽器對某個資源的請求沒有命中強緩存, 就會發一個請求到伺服器,驗證協商緩存是否命中,如果協商緩存命中,請求響應返回的http狀態為304並且會顯示一個Not Modified的字元串 ,比如你打開京東的首頁,按f12打開開發者工具,再按f5刷新頁面,查看network,可以看到有不少請求就是命中了協商緩存的:

查看單個請求的Response Header, 也能看到304的狀態碼和Not Modified的字元串,只要看到這個就可說明這個資源是命中了協商緩存,然後從客戶端緩存中載入的 ,而不是伺服器最新的資源:

【Last-Modified,If-Modified-Since】的控制緩存的原理,如下

【Last-Modified,If-Modified-Since】都是根據伺服器時間返回的header,一般來說, 在沒有調整伺服器時間和篡改客戶端緩存的情況下,這兩個header配合起來管理協商緩存是非常可靠的,但是有時候也會伺服器上資源其實有變化,但是最後修改時間卻沒有變化的情況 ,而這種問題又很不容易被定位出來,而當這種情況出現的時候,就會影響協商緩存的可靠性。 所以就有了另外一對header來管理協商緩存,這對header就是【ETag、If-None-Match】 。它們的緩存管理的方式是:

Etag和Last-Modified非常相似,都是用來判斷一個參數,從而決定是否啟用緩存。 但是ETag相對於Last-Modified也有其優勢,可以更加准確的判斷文件內容是否被修改 ,從而在實際操作中實用程度也更高。

協商緩存跟強緩存不一樣,強緩存不發請求到伺服器, 所以有時候資源更新了瀏覽器還不知道,但是協商緩存會發請求到伺服器 ,所以資源是否更新,伺服器肯定知道。大部分web伺服器都默認開啟協商緩存,而且是同時啟用【Last-Modified,If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】,比如apache:

如果沒有協商緩存,每個到伺服器的請求,就都得返回資源內容,這樣伺服器的性能會極差。

【Last-Modified,If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】一般都是同時啟用,這是為了處理Last-Modified不可靠的情況。有一種場景需要注意:

比如,京東頁面的資源請求,返回的repsonse header就只有Last-Modified,沒有ETag:

協商緩存需要配合強緩存使用,上面這個截圖中,除了Last-Modified這個header,還有強緩存的相關header, 因為如果不啟用強緩存的話,協商緩存根本沒有意義

如果資源已經被瀏覽器緩存下來,在緩存失效之前,再次請求時,默認會先檢查是否命中強緩存,如果強緩存命中則直接讀取緩存,如果強緩存沒有命中則發請求到伺服器檢查是否命中協商緩存,如果協商緩存命中,則告訴瀏覽器還是可以從緩存讀取,否則才從伺服器返回最新的資源。其瀏覽器判斷緩存的詳細流程圖,如下:

『伍』 JAVA幾種緩存技術介紹說明

1、TreeCache / JBossCache

JBossCache是一個復制的事務處理緩存,它允許你緩存企業級應用數據來更好的改善性能。緩存數據被自動復制,讓你輕松進行JBoss伺服器之間 的集群工作。JBossCache能夠通過JBoss應用服務或其他J2EE容器來運行一個MBean服務,當然,它也能獨立運行。

2、WhirlyCache

Whirlycache是一個快速的、可配置的、存在於內存中的對象的緩存。它能夠通過緩存對象來加快網站或應用程序的速度,否則就必須通過查詢資料庫或其他代價較高的處理程序來建立。

3、SwarmCache

SwarmCache是一個簡單且有效的分布式緩存,它使用IP multicast與同一個區域網的其他主機進行通訊,是特別為集群和數據驅動web應用程序而設計的。SwarmCache能夠讓典型的讀操作大大超過寫操作的這類應用提供更好的性能支持。

4、JCache

JCache是個開源程序,正在努力成為JSR-107開源規范,JSR-107規范已經很多年沒改變了。這個版本仍然是構建在最初的功能定義上。

5、ShiftOne

ShiftOne Java Object Cache是一個執行一系列嚴格的對象緩存策略的Java lib,就像一個輕量級的配置緩存工作狀態的框架。

『陸』 分布式存儲有什麼好

分布式存儲,它的最大特點是多節點部署, 數據通過網路分散放置。分布式存儲的特點是擴展性強,通過多節點平衡負載,提高存儲系統的可靠性與可用性。