Django缓存系统实现过程解析
在动态网站中，用户每次请求一个页面，服务器都会执行以下操作：查询数据库，渲染模板，执行业务逻辑，最后生成用户可查看的页面。
这会消耗大量的资源，当访问用户量非常大时，就要考虑这个问题了。
缓存就是为了防止重复计算，把那些消耗了大量资源的结果保存起来，下次访问时就不用再次计算了。缓存的逻辑：
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提供了不同粒度的缓存：你可以缓存某个页面，也可以只缓存很难计算、很消耗资源的某个部分，或者直接缓存整个网站。
Django也可以和一些”下游”缓存一起协作，例如Squid和基于浏览器的缓存，这些类型的缓存你不直接控制，但是你可以提供给他们站点哪部分应该被缓存和怎样被缓存(通过HTTP headers)。
设置缓存
在settings中的CACHES中设置缓存，下面是几个可用的缓存选项：
Memcached
Django目前原生支持的最快最有效的缓存系统。要使用Memcached，需要下载Memcached支持库，一般是python-memcached或者pylibmc。
然后设置BACKEND为django.core.cache.backends.memcached.MemcachedCache(使用python-memcached时)或者django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache(使用pylibmc时)。
设置LOCATION为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',
}
}
当使用pylibmc时，去掉unix:/前缀：
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.memcached.PyLibMCCache',
'LOCATION': '/tmp/memcached.sock',
}
}
还可以在多台机器上运行Memcached进程，程序将会把这组机器当作一个单独的缓存，而不需要在每台机器上复制缓存值：
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是基于内存的缓存，数据只存储在内存中，如果服务器死机的话数据会丢失，所以不要把内存缓存作为唯一的数据存储方法。
Database caching
Django也可以把缓存数据存储在数据库中。
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.db.DatabaseCache',
'LOCATION': 'my_cache_table',
}
}
LOCATION为数据库中table的名字，任意起，在数据库中未被使用过即可以。
创建cache table：
python manage.py createcachetable
使用多数据库时，也需要为cache table写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
也可以使用文件来存储缓存数据。
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
'LOCATION': '/var/tmp/django_cache',
}
}
LOCATION为缓存数据存储目录。
windows中：
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.filebased.FileBasedCache',
'LOCATION': 'c:/foo/bar',
}
}
Local-memory caching
Django默认使用的缓存系统，数据存储在本地内存中：
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.locmem.LocMemCache',
'LOCATION': 'unique-snowflake',
}
}
Dummy caching (for development)
开发时使用的：
CACHES = {
'default': {
'BACKEND': 'django.core.cache.backends.dummy.DummyCache',
}
}
Using a custom cache backend
也可以使用其它的缓存系统，比如Redis，django-redis地址https://github.com/niwinz/django-redis 。
下载：pip install django-redis
设置：
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设置中有几个额外的参数：
TIMEOUT：缓存超时时间，默认为300s，可以设置为None，即永不超时。
OPTIONS : locmem, filesystem和database缓存系统这些有自己的剔除策略的系统有以下的参数：
MAX_ENTRIES : 缓存中存放的最大条目数，大于这个数时，旧的条目将会被删除，默认为300.
CULL_FREQUENCY：当达到MAX_ENTRIES的时候,被接受的访问的比率。实际的比率是1/cull_frequency,所以设置为2就是在达到max_entries时去除一半数量的缓存，设置为0意味着达到max_entries时,缓存将被清空。这个值默认是3。
KEY_PREFIX:一个会自动列入缓存key值的的字符串。
VERSION:缓存key值生成时使用的版本数字。
KEY_FUNCTION：key值最终生成所使用的方法。
缓存网站
要缓存整个网站，首先添加两个中间件：
MIDDLEWARE = [ 'django.middleware.cache.UpdateCacheMiddleware', 'django.middleware.common.CommonMiddleware', 'django.middleware.cache.FetchFromCacheMiddleware', ]
注意update中间件要放在首位，fetch中间件放在最后。
在settings中添加以下值：
- CACHE_MIDDLEWARE_ALIAS：存储用的缓存别名
- CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS：页面被缓存的时间
- CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX：当缓存被不同的站点使用时，用来防止缓存key值冲突的，一般设为站点名字。
FetchFromCacheMiddleware中间件用来缓存通过GET和HEAD方法获取的状态码为200的响应。同一个url，带有不同的查询字符串，会当做不同的页面分别缓存。
UpdateCacheMiddleware中间件在响应HttpResponse中设置几个headers：
- 设置Last-Modified为页面最新的刷新时间，设置Expires为过期时间(现在时间加CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS)
- 设置Cache-Control页面最大有效期(CACHE_MIDDLEWARE_SECONDS)
views逻辑函数也可以自己设置过期时间：
- 使用django.views.decorators.cache.cache_control()设置缓存过期时间
- 使用django.views.decorators.cache.never_cache()禁止缓存
缓存页面
使用django.views.decorators.cache.cache_page()来缓存某个页面：
from django.views.decorators.cache import cache_page @cache_page(60 * 15) def my_view(request): ...
60*15是缓存15分钟。
cache参数可以设置使用CACHES中的哪一个cache系统，默认是default：
@cache_page(60 * 15, cache="special_cache") def my_view(request): ...
key_prefix参数和CACHE_MIDDLEWARE_KEY_PREFIX设置起得作用相同：
@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)),
]
模板片段缓存
{% load cache %}
{% cache 500 sidebar %}
.. sidebar ..
{% endcache %}
{% cache %}模板标签会缓存block内容，至少包括两个参数：缓存时间和缓存片段的name。
可以根据变化的动态数据为一个片段缓存不同的copies：
{% load cache %}
{% cache 500 sidebar request.user.username %}
.. sidebar for logged in user ..
{% endcache %}
CACHE API
根据CACHES设置中的cache别名获取cache系统：
>>> from django.core.cache import caches >>> cache1 = caches['myalias'] >>> cache2 = caches['myalias'] >>> cache1 is cache2 True
获取默认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为字符串，value为 picklable的python对象。timeout设置为None时，缓存永不过时，设置为0时不缓存。
设置Vary header
Django默认是使用url地址作为cache的key值的，也就是对相同的url请求会返回相同的缓存。如果想根据不同的请求首部字段(比如cookie, language, user-agent)缓存不同的内容，可以设置Vary首部字段。
from django.views.decorators.vary import vary_on_headers
@vary_on_headers('User-Agent')
def my_view(request):
...
上述代码会为不同的user-agent设置单独的缓存。也可以传多个headers：
@vary_on_headers('User-Agent', 'Cookie')
def my_view(request):
...
上述代码当user-agent和cookie都相同时才会有相同的缓存。
cookie是比较常用的，有单独的装饰器，下面代码是相通的：
@vary_on_cookie
def my_view(request):
...
@vary_on_headers('Cookie')
def my_view(request):
...
Cache-Control头部
可以使用cache_control装饰器来设定Cache-Control头部。
设置对特定的用户提供缓存服务：
from django.views.decorators.cache import cache_control @cache_control(private=True) def my_view(request): ...
设置时间：
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内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持【听图阁-专注于Python设计】。
