服务端需要一个新的分层 -“数据缓存层”

一. 背景

使用数据缓存在WEB工程中是一个非常有意义的策略，不仅仅可以减少数据库负载，而且当数据缓存在内存中，能大大提高了的读取速度。

在WEB设计中，我们往往忽略一个重要的信息 – Key，每当我们需要缓存的时候，只是单纯的对一个Key进行SET或者GET操作，时间长了，也许就出现了以下的问题：

• 这个数据缓存的Key是什么；
• 这个数据缓存生命周期有多长；
• 如何不获取这个数据缓存，而得到实际的数据做测试；
• 在其他项目中同时可能用到这个数据缓存，如何重置这个缓存
• ……

这就造成了我们平时常见的一种场景，一位同事查到原因，高喊：

“Shit！为什么生产环境上的数据总是测试有问题，测试环境都好好的，线上一定是有缓存，但是我们怎么把它清除掉！“

 

二. 引发思考的根源

先来看一个简单的例子：获取服务器的数据列表

PHP

1 2 3 4 5 6

// 这是一个读取服务器相关信息的数据访问类 Class ServerStore {        // 根据数量获取最新的测试服务器列表数据      public function fetchTestingList ( $limit ) ; }

看到这个类基本所有人都知道fetchTestingList的方法体要这么写：

PHP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

// 这是一个读取服务器相关信息的数据访问类 Class ServerStore {        // 根据数量获取最新的测试服务器列表数据      public function fetchTestingList ( $limit ) {          // OK，开始找Cache          $cache_key = "ServerTestingList:{$limit}" ;          if ( FALSE !== $data_from_cache = Cache:: getInstance ( ) -> get ( $cache_key ) ) {              return $data_from_cache ;          }          // Cache没找到，找数据表吧          $data = $this -> db -> select ( 'id' , 'name' , 'time' )              -> from ( 'server' )              -> limit ( $limit )              -> fetchRow ( ) ;          // 写缓存，给个600秒意思下吧          Cache:: getInstance ( ) -> set ( $cache_key , $data , 600 ) ;          return $data ;      } }

现在我们调用这个方法获取数据：

PHP

1 2	$ServerStore = new ServeStore ( ) ; $list = $ServerStore -> fetchTestingList (4 ) ;

这个对象我们统一称之为Store(数据访问) 对象

看似习以为常的方法，却隐藏的几个重要的问题：

• 这个缓存周期TTL，600秒不是我需要的，那把这个作为一个参数吧。
• 这个方法我不希望得到缓存数据，想要返回实际数据表读取的数据，那么把是否需要缓存作为一个参数吧，到此已经三个参数。
• 有些方法体的参数个数比较多，而且参数还有数组格式，那么组合的Cache Key不是需要在这里构造规则？
• 我这个ServerStore有10个方法体，我难道要写10次Cache::getInstance？我还有5个Store层呢，这是在坑爹吗？
• 我的后台项目中有个需求需要清空这个缓存，要是前台被人偷偷修改了Key的规则，我怎么拿到这个Key！这是坑到家了吗？

这个例子确实是开了一个玩笑，但事实上我们的生产环境上经常出现这样的问题，并不是因为我们的程序逻辑出错了，而是由于我们在一开始设计上就没有考虑到扩展性。

 

三. 独立缓存层的设计

为什么我们将缓存写在Store对象内，如果写在Store对象外头可以吗？形如这般：

PHP

1 2	$ServerStore -> ttl (600 ) -> fetchTestingList (4 ) ; $ServerStore -> nocache ( ) -> fetchTestingList (4 ) ;

那么这应该不是一个Store对象可以做到方式，我们不妨将它叫做Service(数据服务)对象：

PHP

1 2	$ServerService -> ttl (600 ) -> fetchTestingList (4 ) ; $ServerService -> nocache ( ) -> fetchTestingList (4 ) ;

我们可以猜想到：

• Service对象中ttl()方法是应该用来返回一个Cache(数据缓存)对象，通过Cache对象的fetchTestingList()方法获取数据。
• Service对象中nocache()方法则是用来返回一个之前的Store对象，通过Store对象的fetchTestingList()方法获取数据。
• Service对象中必然存在两个属性不妨叫做$_db_handler, $_cache_handler用来切换对应操作访问对象。
• Cache对象中只用于返回Cache中的值。
• 当Service对象中使用ttl方法获取不到Cache时(TTL失效)，必然还要自动获取Store对象进行读取最新的数据。

根据我们的猜想，画出UML图：

为了保证通用性我们将Cache和Service都继承一个抽象基类：

一切看似逻辑没什么异常了，可是我们Key的组合怎么处理呢？怎么创建这个Key？

先来处理第一个问题，从一开始的设计方案看，ServerStore中每个方法只会存在一个Key，也就是说这个Store中有多少个方法体，对应的就应该有多少个Key。

为此我们可以建立一个ServerCacheKey(数据缓存键)对象，里面的每个方法都应该匹配ServerStore中对应的方法。那么我们不妨设计一个接口iServer，然而ServerCacheKey，ServerCache以及ServerStore实现这个接口，通过这样的实现ServerCacheKey将也有fetchTodayTestingList这个方法，自然能通过对应的参数组合出需要的Key。

       那么第二个问题，创建这个Key的工作可能出现的位置在：

1. Cache对象：要通过创建Key来获取缓存中对应Key的Value；
2. Service对象：当使用Cache对象获取缓存的数据失效时，会重新使用Store对象从数据表中查出新的值，需要重新通过创建Key的操作重新将新数据写入缓存。

有了接口的帮助，那么实现接口的类，它们的类名，方法，参数就被统一了，为此我们再建立一个CacheKeyCreater类通过这一些列的规则就可以创建指定的Key。

注：ServerCache可以继承抽象类Call魔术自动通过CacheKeyCreater实现的接口方法，进行读取数据缓存方法，因此我们这里移除ServerCache实现iServer的过程。

 

四. 程序实现

为了方便程序实现和调试，以下使用ThinkPHP框架模拟程序，将App下Lib目录结构做如下规划：

/Lib/Core：核心类文件，CacheKeyCreater, BaseService, BaseCache等放置处

/Lib/Interface: 接口类放置处

/Lib/Service: 服务类放置处

/Lib/Store: 数据访问类放置处

/Lib/Cache: 数据缓存类放置处

/Lib/CacheKey: 数据缓存键类放置处

使用ThinkPHP自带的D函数自动装载对应目录下类库，部分类库需要增加自定义的autoload功能。

1. 接口类iServer：
   
   PHP

   1 2 3 4 5 6 7

   // 服务器列表接口 Interface iServer {      // 获取今日开服列表      public function fetchTodayOpeningList ( $limit ) ;      // 获取今日测试列表      public function fetchTodayTestingList ( $limit ) ; }

2. CacheKeyCreater 创建Key类：
   
   PHP

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

   /** * APP Cache Key生成类 * * @category Core * @package  Core * @author   Lancer <[email protected]> * @since    2014-03-06 */ Final Class CacheKeyCreater {        public static function create ( $class , $func , $args ) {          $cachekey_class = $class . 'CacheKey' ;          return call_user_func_array ( array ( $cachekey_class , $func ) , $args ) ;      } }

3. Cache抽象基类BaseCache：
   
   PHP

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

   /** * APP Cache层抽象基类 * * @category Core * @package  Core * @author   Lancer <[email protected]> * @since    2014-03-06 */ Abstract Class BaseCache {      public function __call ( $func , $args ) {          $class = str_replace ( 'Cache' , '' , get_class ( $this ) ) ;          $key = CacheKeyCreater:: create ( $class , $func , $args ) ;          return Cache:: getInstance ( ) -> get ( $key ) ;      } }

4. Service抽象基类BaseService：
   
   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46

   /** * APP Service层抽象基类，自动选择Cache层/Store层 * * @category Core * @package  Core * @author   Lancer <[email protected]> * @since    2014-03-06 */ Abstract Class BaseService {        protected $ _cache_handler ;        protected $ _db_handler ;        protected $ _class_name ;        protected $ _layer_cache_tag = 'Cache' ; //Cache类放在Cache目录下        protected $ _layer_store_tag = 'Store' ; //Store类放在Store对象下        public function __construct ( ) {          $ this -> _class_name      = str_replace ( 'Service' , '' , get_class ( $ this ) ) ;          $ this -> _cache_handler = D ( $ this -> _class_name , $ this -> _layer_cache_tag ) ;          $ this -> _db_handler      = D ( $ this -> _class_name , $ this -> _layer_store_tag ) ;      }        public function ttl ( $ ttl ) {          $ this -> _cache_handler -> ttl = $ ttl ;          return $ this ;      }        public function nocache ( ) {          return $ this -> _db_handler ;      }        public function __call ( $ func , $ args ) {          $ data_from_cache = call_user_func_array ( array ( $ this -> _cache_handler , $ func ) , $ args ) ;          if ( FALSE !== $ data_from_cache )              return $ data_from_cache ;            $ data = call_user_func_array ( array ( $ this -> _db_handler , $ func ) , $ args ) ;          $ key    = CacheKeyCreater :: create ( $ this -> _class_name , $ func , $ args ) ;          Cache :: getInstance ( ) -> set ( $ key , $ data , $ this -> _cache_handler -> ttl ) ;          return $ data ;      } }

5. ServeStore：必须实现接口iServer的方法
   
   PHP

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

   /** * 服务器数据读取层 * * @category Cache * @package  Core * @author   Lancer <[email protected]> * @since    2014-03-02 */ Class ServerStore implements iServer {        public function fetchTodayOpeningList ( $limit =4 ) {          $condition    = array ( 'status' = > 1 , 'audit' = > 1 'opendate' = > date ( 'Y-m-d' ) ) ;          return D ( 'Server' ) -> order ( 'opentime DESC' )              -> where ( $condition )              -> limit ( $limit ) ;              -> getField ( 'id, game_id, name, opentime, statusval' ) ;      }        public function fetchTodayTestingList ( $limit =4 ) {          $condition    = array ( 'status' = > 0 , 'audit' = > 1 'opendate' = > date ( 'Y-m-d' ) ) ;          $pagination = array ( 'limit' = > 4 ) ;          return D ( 'Server' ) -> order ( 'opentime DESC' )              -> where ( $condition )              -> limit ( $limit ) ;              -> getField ( 'id, game_id, name, opentime, statusval' ) ;      } }

6. ServerCacheKey：必须实现接口iServer的方法
   
   PHP

   1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

   /** * 服务器列表缓存键类 * * @category CacheKey * @package  Extend * @author   Lancer <[email protected]> * @since    2014-03-02 */ Class ServerCacheKey implements iServer {        public function fetchTodayOpeningList ( $limit ) {          return 'ServerTodayOpeningList:' . $limit ;      }        public function fetchTodayTestingList ( $limit ) {          return 'ServerTodayTestingList:' . $limit ;      } }

7. ServerService / ServerCache 由于集成父类，目前暂时是空的：
   
   1 2	Class ServerCache extends BaseCache { } Class ServerService extends BaseService { }

测试过程：将设计的程序，我们大胆的在Action下做一个测试：

PHP

1 2 3 4 5 6 7 8

Class TestAction extends BaseAction {        public function cachetest ( ) {          D ( 'Server' , 'Service' ) -> ttl (600 ) -> fetchTodayTestingList (4 ) ;          D ( 'Server' , 'Service' ) -> nocache ( ) -> fetchTodayOpeningList (4 ) ;          $this -> show ( ' ' ) ;      } }

测试结果：访问页面后在Memadmin查询：

测试结果：利用ThinkPHP自带的追踪SQL记录来查看下效果：

确实只有一条SQL查询，证明我们的设计和程序逻辑是没有问题。

 

五. 小结

通过设计模式分离出一个数据缓存层，解决了以下的问题：

1. 其他关联模块中可以通过CacheKeyCreater的方式直接获取到Key进行操作处理；
2. 单元测试时可以自主选择使用缓存层或是数据层进行测试；
3. 通过接口的规数据访问层和数据缓存层的方法，一旦修改出错，必然抛出致命错误，提高开发人员在项目初期对接口进行规范设计的技能，减少对数据层的修改

原文地址：http://www.crackedzone.com/server-need-a-new-datastore-layar.html, 感谢原作者分享。