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Django緩存系統(tǒng)實現(xiàn)過程解析

 更新時間：2019年08月02日 10:33:38   作者：再見紫羅蘭  
這篇文章主要介紹了Django緩存系統(tǒng)實現(xiàn)過程解析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友可以參考下

在動態(tài)網(wǎng)站中，用戶每次請求一個頁面，服務(wù)器都會執(zhí)行以下操作：查詢數(shù)據(jù)庫，渲染模板，執(zhí)行業(yè)務(wù)邏輯，最后生成用戶可查看的頁面。

這會消耗大量的資源，當訪問用戶量非常大時，就要考慮這個問題了。

緩存就是為了防止重復(fù)計算，把那些消耗了大量資源的結(jié)果保存起來，下次訪問時就不用再次計算了。緩存的邏輯：

given a URL, try finding that page in the cache
if the page is in the cache:
 return the cached page
else:
 generate the page
 save the generated page in the cache (for next time)
 return the generated page

Django提供了不同粒度的緩存：你可以緩存某個頁面，也可以只緩存很難計算、很消耗資源的某個部分，或者直接緩存整個網(wǎng)站。

Django也可以和一些”下游”緩存一起協(xié)作，例如Squid和基于瀏覽器的緩存，這些類型的緩存你不直接控制，但是你可以提供給他們站點哪部分應(yīng)該被緩存和怎樣被緩存(通過HTTP headers)。

設(shè)置緩存

在settings中的CACHES中設(shè)置緩存，下面是幾個可用的緩存選項：

Memcached

Django目前原生支持的最快最有效的緩存系統(tǒng)。要使用Memcached，需要下載Memcached支持庫，一般是python-memcached或者pylibmc。

然后設(shè)置BACKEND為django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache(使用python-memcached時)或者django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache(使用pylibmc時)。

設(shè)置LOCATION為ip:port或者unix:path。例如：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
  'LOCATION': '127.0.0.1:11211',
 }
}

或者

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
  'LOCATION': 'unix:/tmp/memcached.sock',
 }
}

當使用pylibmc時，去掉unix:/前綴：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
  'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',
 }
}

還可以在多臺機器上運行Memcached進程，程序?qū)堰@組機器當作一個單獨的緩存，而不需要在每臺機器上復(fù)制緩存值：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',
  'LOCATION': [
   '172.19.26.240:11211',
   '172.19.26.242:11212',
   '172.19.26.244:11213',
  ]
 }
}

由于Memcached是基于內(nèi)存的緩存，數(shù)據(jù)只存儲在內(nèi)存中，如果服務(wù)器死機的話數(shù)據(jù)會丟失，所以不要把內(nèi)存緩存作為唯一的數(shù)據(jù)存儲方法。

Database caching

Django也可以把緩存數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中。

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
  'LOCATION': 'my_cache_table',
 }
}

LOCATION為數(shù)據(jù)庫中table的名字，任意起，在數(shù)據(jù)庫中未被使用過即可以。

創(chuàng)建cache table：

python manage.py createcachetable

使用多數(shù)據(jù)庫時，也需要為cache table寫Router：

class CacheRouter(object):
 """A router to control all database cache operations"""
 
 def db_for_read(self, model, **hints):
  "All cache read operations go to the replica"
  if model._meta.app_label == 'django_cache':
   return 'cache_replica'
  return None
 
 def db_for_write(self, model, **hints):
  "All cache write operations go to primary"
  if model._meta.app_label == 'django_cache':
   return 'cache_primary'
  return None
 
 def allow_migrate(self, db, app_label, model_name=None, **hints):
  "Only install the cache model on primary"
  if app_label == 'django_cache':
   return db == 'cache_primary'
  return None

Filesystem caching

也可以使用文件來存儲緩存數(shù)據(jù)。

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
  'LOCATION': '/var/tmp/django_cache',
 }
}

LOCATION為緩存數(shù)據(jù)存儲目錄。

windows中：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
  'LOCATION': 'c:/foo/bar',
 }
}

Local-memory caching

Django默認使用的緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存儲在本地內(nèi)存中：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
  'LOCATION': 'unique-snowflake',
 }
}

Dummy caching (for development)

開發(fā)時使用的：

CACHES = {
 'default': {
  'BACKEND': 'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache',
 }
}

Using a custom cache backend

也可以使用其它的緩存系統(tǒng)，比如Redis，django-redis地址https://github.com/niwinz/django-redis 。

下載：pip install django-redis

設(shè)置：

CACHES = {
 "default": {
  "BACKEND": "django_redis.cache.RedisCache",
  "LOCATION": "redis://127.0.0.1:6379/1",
  "OPTIONS": {
   "CLIENT_CLASS": "django_redis.client.DefaultClient",
  }
 }
}

Cache arguments

CACHES設(shè)置中有幾個額外的參數(shù)：

TIMEOUT：緩存超時時間，默認為300s，可以設(shè)置為None，即永不超時。

OPTIONS : locmem, filesystem和database緩存系統(tǒng)這些有自己的剔除策略的系統(tǒng)有以下的參數(shù)：

MAX_ENTRIES : 緩存中存放的最大條目數(shù)，大于這個數(shù)時，舊的條目將會被刪除，默認為300.

CULL_FREQUENCY：當達到MAX_ENTRIES的時候,被接受的訪問的比率。實際的比率是1/cull_frequency,所以設(shè)置為2就是在達到max_entries時去除一半數(shù)量的緩存，設(shè)置為0意味著達到max_entries時,緩存將被清空。這個值默認是3。

KEY_PREFIX:一個會自動列入緩存key值的的字符串。

VERSION:緩存key值生成時使用的版本數(shù)字。

KEY_FUNCTION：key值最終生成所使用的方法。

緩存網(wǎng)站

要緩存整個網(wǎng)站，首先添加兩個中間件：

MIDDLEWARE = [
 'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware',
 'django.middleware.common.CommonMiddleware',
 'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware',
]

注意update中間件要放在首位，fetch中間件放在最后。

在settings中添加以下值：

  • CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS：存儲用的緩存別名
  • CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS：頁面被緩存的時間
  • CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX：當緩存被不同的站點使用時，用來防止緩存key值沖突的，一般設(shè)為站點名字。

FetchFromCacheMiddleware中間件用來緩存通過GET和HEAD方法獲取的狀態(tài)碼為200的響應(yīng)。同一個url，帶有不同的查詢字符串，會當做不同的頁面分別緩存。

UpdateCacheMiddleware中間件在響應(yīng)HttpResponse中設(shè)置幾個headers：

  • 設(shè)置Last-Modified為頁面最新的刷新時間，設(shè)置Expires為過期時間(現(xiàn)在時間加CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS)
  • 設(shè)置Cache-Control頁面最大有效期(CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS)

views邏輯函數(shù)也可以自己設(shè)置過期時間：

  • 使用django.views.decorators.cache.cache_control()設(shè)置緩存過期時間
  • 使用django.views.decorators.cache.never_cache()禁止緩存

緩存頁面

使用django.views.decorators.cache.cache_page()來緩存某個頁面：

from django.views.decorators.cache import cache_page
 
@cache_page(60 * 15)
def my_view(request):
 ...

60*15是緩存15分鐘。

cache參數(shù)可以設(shè)置使用CACHES中的哪一個cache系統(tǒng)，默認是default：

@cache_page(60 * 15, cache="special_cache")
def my_view(request):
 ...

key_prefix參數(shù)和CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX設(shè)置起得作用相同：

@cache_page(60 * 15, key_prefix="site1")
def my_view(request):
 ...

可以在url中使用此方法：

from django.views.decorators.cache import cache_page
urlpatterns = [
 url(r'^foo/([0-9]{1,2})/$', cache_page(60 * 15)(my_view)),
]

模板片段緩存

{% load cache %}
{% cache 500 sidebar %}
 .. sidebar ..
{% endcache %}

{% cache %}模板標簽會緩存block內(nèi)容，至少包括兩個參數(shù)：緩存時間和緩存片段的name。

可以根據(jù)變化的動態(tài)數(shù)據(jù)為一個片段緩存不同的copies：

{% load cache %}
{% cache 500 sidebar request.user.username %}
 .. sidebar for logged in user ..
{% endcache %}

CACHE API

根據(jù)CACHES設(shè)置中的cache別名獲取cache系統(tǒng)：

>>> from django.core.cache import caches
>>> cache1 = caches['myalias']
>>> cache2 = caches['myalias']
>>> cache1 is cache2
True

獲取默認default的cache：

>>> from django.core.cache import cache

基本用法set(key, value, timeout) 和get(key):：

>>> cache.set('my_key', 'hello, world!', 30)
>>> cache.get('my_key')
'hello, world!'

key為字符串，value為 picklable的python對象。timeout設(shè)置為None時，緩存永不過時，設(shè)置為0時不緩存。

設(shè)置Vary header

Django默認是使用url地址作為cache的key值的，也就是對相同的url請求會返回相同的緩存。如果想根據(jù)不同的請求首部字段(比如cookie, language, user-agent)緩存不同的內(nèi)容，可以設(shè)置Vary首部字段。

from django.views.decorators.vary import vary_on_headers
 
@vary_on_headers('User-Agent')
def my_view(request):
 ...

上述代碼會為不同的user-agent設(shè)置單獨的緩存。也可以傳多個headers：

@vary_on_headers('User-Agent', 'Cookie')
def my_view(request):
 ...

上述代碼當user-agent和cookie都相同時才會有相同的緩存。

cookie是比較常用的，有單獨的裝飾器，下面代碼是相通的：

@vary_on_cookie
def my_view(request):
 ... 
@vary_on_headers('Cookie')
def my_view(request):
 ...

Cache-Control頭部

可以使用cache_control裝飾器來設(shè)定Cache-Control頭部。

設(shè)置對特定的用戶提供緩存服務(wù)：

from django.views.decorators.cache import cache_control
@cache_control(private=True)
def my_view(request):
 ...

設(shè)置時間：

from django.views.decorators.cache import cache_control
@cache_control(max_age=3600)
def my_view(request):
 ...

等等，可用的Cache-Control指令(IANA registry)都可使用。

以上就是本文的全部內(nèi)容，希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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