Praktyka cache‘owania danych jest powszechna wśród programistów aplikacji webowych ze względu na optymalizację dostępu do danych bezpośrednio ze źródła ich pochodzenia, a w szczególności:
- trudność dostępu (np. wykonanie skomplikowanych połączeń),
- ograniczenia dostępu (np. limit odpytywania),
- długi czas oczekiwania na dane; powodów jest wiele.
O ile tematyką stworzenia samego mechanizmu cache zajęli się m.in. Nospor, możecie podejrzeć jak to wygląda w Zend_Cache, Symfony, czy Kohana; tak ja chciałbym zwrócić uwagę na jeszcze jedną rzecz.
Zazwyczaj schemat kodu wygląda mniej więcej tak:
< ?php
$oCache = new Cache(); // tworzony jest jakis obiekt cache
if($oCache->expired(3600) || !is_array($aData = $oCache->load())) // sprawdzamy, czy jest cache i nie wygasł
{
$aData = $oModel->GetSomething(); // zbieramy dane z bazy danych
$oCache->save($aData);
}
// $aData przechowuje nasze dane do użytku
?>
Symulacja, parę linijek kodu, a ile nieszczęść.
Wszystko działa pięknie, dopóki nie spotkamy się z sytuacją, gdy setki osób (procesów) jednocześnie zechcą zbierać takie dane z bazy danych. Przeprowadźmy zatem krótką dywagację. Załóżmy, że użytkownik #1 wchodzi na stronę, stwierdza, że nie ma cache, lub jest nieświeży, wówczas przechodzi do połączenia się z bazą danych i zaczyna zbierać dane. W tym samym czasie, zanim użytkownikowi #1 zostaną zwrócone dane wchodzi użytkownik #2, który stwierdza, że nie ma cache, bo użytkownik #1 jeszcze nie zebrał danych, postanawia połączyć się z bazą i zrobić to samo, co użytkownik #1, powtarzając niepotrzebnie czynność i dodatkowo obciążając bazę. Można by iść dalej i wprowadzić n użytkowników, którzy powtarzają czynność, dopóki dane nie pojawią się w cache i kolejni użytkownicy będą z niego korzystać. Co się stanie natomiast, gdy kolejka tak narośnie, że użytkownikowi #1 zabraknie zasobów systemowych, aby ukończyć proces zbierania danych, co spowoduje, że pozostałym też? Kolejka będzie wydłużała się w nieskończoność, póki system operacyjny nie podejmie żadnych działań (np. odłączy bazę danych, lub po prostu wyłączy serwer, np. w IIS7 wyłączy cały application pool). Aby doszło do tej kolizji nie jest potrzebne wcale natężenie użytkowników, serwer może akurat np. zajmować się wysyłką maili lub nieoptymalnie zrobionym procesem, który zajmuje zasoby, a w tym czasie wejdzie tylko pięciu użytkowników.
Parę linijek kodu, a ile nieszczęść.
Pojęcie semafora.
Semafor w informatyce – jest chronioną zmienną lub abstrakcyjnym typem danych, który stanowi klasyczną metodę kontroli dostępu przez wiele procesów do wspólnego zasobu w środowisku programowania równoległego.
Więcej na temat semaforów na Wikipedii, bądź w Podstawy informatyki / Stefan Węgrzyn. – Warszawa : Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1982.
Podejście do problemu.
< ?php
$oCache = new Cache();
if($oCache->expired(3600) || !is_array($aData = $oCache->load()))
{
$oCache->savePrepare(); // stawiamy semafor
$aData = $oModel->GetSomething();
$oCache->save($aData); // metoda save() może (nie musi) od razu zwolnić semafor, gdy próba zapisu się zakończy
// jeżeli metoda save() nie zwalnia zasobu, możemy np. użyć:
// $oCache->saveFinalize();
}
// $aData przechowuje nasze dane do użytku
?>
Rozwiązaniem jest zastosowanie semafora blokującego dostęp do zasobu (w tym przypadku abstrakcyjnie “cache”, mniej abstrakcyjnie może być to plik na dysku, przestrzeń w pamięci operacyjnej, rekord w bazie danych, cokolwiek, co cache przerzymuje). Dla wartości semafora = 1 zasób jest wolny (nieużywany, jest 1 cache), gdy jest mniejszy/równy 0 zasób jest zajęty, ktoś z niego “korzysta”. Zajętość zasobu powinna być sprawdzana przy próbie odczytu. Dopóki zasób nie zostanie zwolniony, nie będzie można określić, czy są dane w cache. Jeżeli nie można określić, czy dane są w cache, należy zaczekać na zwolnienie zasobu.
Teraz nasze rozwiązanie nie dopuści do przytoczonej w powyższym przykładzie sytuacji. Zanim cache nie zostanie odblokowany po próbie zapisu, nie uzyskamy odczytu, czekając na niego i nie przechodząc w skrypcie nigdzie dalej.
Gdy save() się nie powiedzie? Można zastosować timeouty odczytu na load(). Wówczas złapalibyśmy wyjątek i przeszli dalej do realizacji zapisu, tak, jakby semafora nie było.
Czytaj dalej tutaj (rozwija treść wpisu)
Czytaj dalej na blogu autora...
Zwiń
Czytaj na blogu autora...
Kanał ATOM
