Django缓存 - 技术栈

本节主要介绍关于Django框架缓存方面的内容。Web缓存可以实现加快页面打开速度、减少网络带宽消耗和降低服务器压力等功能，这些是开发Web应用程序必须考虑的问题。

11.1.1 Django缓存概述

对于Web动态网站而言，其基本权衡是动态的。每次用户请求页面时，Web服务器都会进行各种计算，包括从数据库查询数据、将模板渲染成实际的页面内容、处理业务逻辑，以及最终创建可供站点访问者查看的页面。从处理开销的角度来看，这种动态处理方式相较于从文件中读取数据的传统服务器系统而言，成本要高得多。

对于大多数Web应用程序而言，此开销并不大，因为大多数Web应用程序只是流量一般的中小型网站。但是，对于中到高流量站点，则必须尽可能减少开销。这就是Web应用缓存的由来。

缓存某些内容是为了保存成本高昂的计算结果，以便下次不必重复执行计算。下面是一些伪代码，用于说明如何在动态生成的网页中进行缓存。

【代码11-1】

复制代码

01  given a URL, try finding that page in the cache

02  if the page is in the cache:

03      return the cached page

04  else:

05      generate the page

06      save the generated page in the cache (for next time)

07      return the generated page

Django框架带有一个强大的缓存系统，可以保存动态页面，因此不必为每个请求都计算它们。为了方便起见，Django框架提供了不同级别的缓存粒度，既可以缓存特定视图的输出，也可以仅缓存难以生成的片段，甚至可以缓存整个站点。

Django框架还可以与下游缓存（例如Squid和基于浏览器的缓存）配合使用。这些缓存类型并不直接受Django控制，但可以通过提供HTTP头信息来对它们进行提示，告诉它们应该缓存站点的哪些部分以及如何进行缓存。

11.1.2 设置缓存

缓存系统通常需要进行一些配置，以便明确告诉系统应该将缓存的数据存放在哪里。具体来说，可以选择将缓存数据存储在数据库中、文件系统上或直接存放在内存中。这些不同的存储方式会对缓存性能产生重要影响，因为某些缓存类型可能比其他缓存类型更快。Web项目的缓存首选项在配置文件中的"CACHES"选项中进行设置。

Memcached是Django框架原生支持的最快、最高效的缓存类型，是一种完全基于内存的缓存服务器。相信Memcached对于大多数设计人员来说并不陌生，其最初是为处理LiveJournal.com网站上的高负载而开发的，随后由Danga Interactive开源。Facebook和Wikipedia等网站使用它来减少数据库访问，并显著提高了网站性能。

Memcached作为守护程序运行，并分配了指定数量的RAM，其所做的只是提供一个用于添加、检索和删除缓存中数据的快速接口。所有数据都直接存储在内存中，因此没有数据库或文件系统使用的开销。

在本地安装好Memcached后，还需要安装Memcached的绑定，最常见的两种Python Memcached绑定方式是python-memcached和pylibmc。

在Django框架中使用Memcached，有下面两种方式：

将BACKEND选项设置为django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache或django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache，这取决于所选择的Memcached绑定。
将LOCATION选项设置为"ip:port"值，其中ip是Memcached守护程序的IP地址，port是运行Memcached的端口；或者设置为"unix:path"值，其中path是Memcached Unix套接字文件的路径。

Memcached使用python-memcached绑定在本地主机（127.0.0.1）的端口（11211）上运行，代码示例如下：

【代码11-2】

复制代码

CACHES = {

    'default': {

        'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',

        'LOCATION': '127.0.0.1:11211',

    }

}

可以使用python-memcached绑定通过本地Unix套接字文件/tmp/memcached.sockf运行的Memcached，代码示例如下：

【代码11-3】

复制代码

CACHES = {

    'default': {

        'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache',

        'LOCATION': 'unix:/tmp/memcached.sock',

    }

}

当使用pylibmc进行绑定时，切记请不要包括"unix:/"前缀，代码示例如下：

【代码11-4】

复制代码

CACHES = {

    'default': {

        'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',

        'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',

    }

}

11.1.3 数据库缓存

Django框架可以将其缓存的数据存储在我们的数据库中。如果拥有快速索引良好的数据库服务器，则此方法效果最佳。

要将数据库表用作缓存后端，请执行以下操作：

将BACKEND设置为django.core.cache.backends.db.DatabaseCache。
将LOCATION设置为表名，即数据库表的名称。该名称可以是任何想要的名称，只要它是数据库中尚未使用的有效表名即可。

在下面的代码实例中，缓存表名为"my_cache_table"。

【代码11-5】

复制代码

CACHES = {

    'default': {

        'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',

        'LOCATION': 'my_cache_table',

    }

}

在使用数据库缓存之前，必须使用以下命令创建缓存表：

复制代码

python manage.py createcachetable

这个命令将在数据库中创建一张表，该表的格式与Django的数据库缓存系统期望的格式相同，且该表的名称取自LOCATION。

如果将数据库缓存与多个数据库一起使用，则还需要为数据库缓存表设置路由说明。为了进行路由，数据库高速缓存表在名为django_cache的应用程序中显示为名为CacheEntry的模型。该模型不会出现在模型缓存中，但是可以将模型的详细信息用于路由目的。

例如，下面代码实例中的路由器会将所有缓存读取操作定向到cache_replica，并将所有写入操作定向到cache_primary，同时缓存表将同步到cache_primary。

【代码11-6】

复制代码

01  class CacheRouter:
02      """A router to control all database cache operations"""
03  
04      def db_for_read(self, model, **hints):
05          "All cache read operations go to the replica"
06          if model._meta.app_label == 'django_cache':
07              return 'cache_replica'
08          return None
09  
10      def db_for_write(self, model, **hints):
11          "All cache write operations go to primary"
12          if model._meta.app_label == 'django_cache':
13              return 'cache_primary'
14          return None
15  
16      def allow_migrate(self, db, app_label, model_name=None, **hints):
17          "Only install the cache model on primary"
18          if app_label == 'django_cache':
19              return db == 'cache_primary'
20          return None

如果没有为数据库缓存模型指定路由方向，则缓存后端将使用默认数据库。当然，如果不使用数据库缓存后端，则无须为数据库缓存模型提供路由指令。