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c如何做数据库缓存

admin
行业动态
2025-01-30
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一、缓存的基本概念，，1. **定义**：缓存是一种用于临时存储数据的机制，目的是减少对数据库的直接访问次数，提高数据读取速度和系统性能。，，2. **工作原理**：当应用程序请求数据时，首先检查缓存中是否存在该数据。如果存在，则直接从缓存中读取；如果不存在，则从数据库中读取，并将数据存储在缓存中，以便下次访问时可以直接从缓存中获取。，，二、常见的缓存技术，，1. **内存缓存**：如Redis和Memcached，将数据存储在内存中，提供快速的数据访问。适用于需要高性能缓存的场景。，，2. **磁盘缓存**：将数据存储在磁盘上，虽然访问速度不如内存缓存，但存储容量较大，适用于需要缓存大量数据的场景。，，3. **应用级缓存**：在应用程序内部实现数据缓存机制，通常使用数据结构（如HashMap、ConcurrentHashMap）来存储缓存数据。适用于单节点应用程序或小规模集群应用。，，4. **文件缓存**：将数据存储在文件系统中，以便快速访问。适用于较大的数据对象或不易频繁变动的数据。，，5. **CDN缓存**：主要用于静态资源的缓存，如图片、CSS、JavaScript等，可以大幅减少数据库的负载，但不适用于动态数据的缓存。，，三、缓存策略选择，，1. **缓存粒度**：决定缓存数据的细致程度。粒度越细，缓存的命中率越高，但也会占用更多的内存。反之，粒度越粗，内存占用较少，但命中率也会降低。，，2. **缓存失效策略**：设置缓存数据的生命周期，如固定时间过期、LRU（Least Recently Used）等，以确保缓存数据的有效性和一致性。，，3. **缓存一致性管理**：确保缓存中的数据与数据库中的数据一致。常见的方法包括写通过、写回等策略。，，四、缓存的实现步骤，，1. **确定缓存需求**：评估哪些数据需要被缓存，以及数据的访问频率和更新频率。，，2. **选择缓存技术**：根据需求选择合适的缓存技术，如Redis、Memcached或应用内缓存等。，，3. **实现缓存逻辑**：在应用程序中实现缓存逻辑，包括数据的读取、写入和删除操作。，，4. **监控和优化**：使用缓存框架提供的监控工具或集成第三方监控工具，实时监控缓存的命中率、失效率和性能指标。根据监控数据调整缓存策略和配置，以达到最佳性能。，，五、缓存的最佳实践，，1. **选择合适的缓存大小**：根据实际需求和资源限制，合理设置缓存大小。，，2. **合理设置缓存失效时间**：根据数据的更新频率和访问频率合理设置缓存失效时间。，，3. **避免缓存雪崩**：通过设置不同的失效时间、增加缓存层级等方式，避免大量缓存同时失效导致数据库负载急剧增加。，，4. **使用分布式缓存**：对于高并发、大规模应用，可以使用分布式缓存来提高缓存的可用性和扩展性。，，5. **考虑缓存预热**：在应用启动或缓存失效时，提前加载部分常用数据到缓存中，以减少首次访问的延迟。

在C语言中实现数据库缓存可以显著提高应用程序的性能，特别是在处理大量数据库查询时，下面是一些步骤和示例代码，展示如何在C语言中实现数据库缓存。

c如何做数据库缓存第1张

选择缓存策略

你需要确定你的缓存策略，常见的缓存策略包括LRU（最近最少使用）、LFU（最不常用）和FIFO（先进先出），这里我们以LRU为例。

设计数据结构

为了实现LRU缓存，我们需要一个双向链表和一个哈希表，双向链表用于维护缓存的顺序，哈希表用于快速查找缓存项。

include <stdio.h>
include <stdlib.h>
include <string.h>
define CACHE_SIZE 5 // 假设缓存大小为5
typedef struct CacheItem {
    char key[256];
    char value[256];
    struct CacheItem *prev, *next;
} CacheItem;
typedef struct LRUCache {
    CacheItem *head, *tail;
    CacheItem* hashTable[CACHE_SIZE];
    int count;
} LRUCache;
// 初始化LRU缓存
LRUCache* initCache() {
    LRUCache *cache = (LRUCache *)malloc(sizeof(LRUCache));
    cache->head = cache->tail = NULL;
    memset(cache->hashTable, 0, sizeof(cache->hashTable));
    cache->count = 0;
    return cache;
}
// 哈希函数
unsigned int hashFunction(const char *key) {
    unsigned int hash = 0;
    while (*key) {
        hash = (hash << 5) + *key++;
    }
    return hash % CACHE_SIZE;
}
// 将节点移动到头部
void moveToHead(LRUCache *cache, CacheItem *item) {
    if (cache->head == item) return;
    if (item->prev) item->prev->next = item->next;
    if (item->next) item->next->prev = item->prev;
    if (cache->tail == item) cache->tail = item->prev;
    item->next = cache->head;
    item->prev = NULL;
    if (cache->head) cache->head->prev = item;
    cache->head = item;
    if (cache->tail == NULL) cache->tail = item;
}
// 获取缓存值
char* getValue(LRUCache *cache, const char *key) {
    unsigned int index = hashFunction(key);
    CacheItem *item = cache->hashTable[index];
    while (item && strcmp(item->key, key)) {
        item = item->next;
    }
    if (!item) return NULL;
    moveToHead(cache, item);
    return item->value;
}
// 插入新缓存项
void putValue(LRUCache *cache, const char *key, const char *value) {
    unsigned int index = hashFunction(key);
    CacheItem *item = cache->hashTable[index];
    while (item && strcmp(item->key, key)) {
        item = item->next;
    }
    if (item) {
        strcpy(item->value, value);
        moveToHead(cache, item);
        return;
    }
    if (cache->count >= CACHE_SIZE) {
        // 移除尾部节点
        CacheItem *oldTail = cache->tail;
        if (oldTail->prev) oldTail->prev->next = NULL;
        cache->tail = oldTail->prev;
        cache->hashTable[hashFunction(oldTail->key)] = oldTail->next;
        free(oldTail);
        cache->count--;
    }
    // 添加新节点到头部
    CacheItem *newItem = (CacheItem *)malloc(sizeof(CacheItem));
    strcpy(newItem->key, key);
    strcpy(newItem->value, value);
    newItem->prev = NULL;
    newItem->next = cache->head;
    if (cache->head) cache->head->prev = newItem;
    cache->head = newItem;
    if (cache->tail == NULL) cache->tail = newItem;
    cache->hashTable[index] = newItem;
    cache->count++;
}

与数据库交互

在实际应用中，你需要将数据库查询结果存储到缓存中，并在需要时从缓存中获取数据，以下是一个简单的示例：

include <mysql/mysql.h>
MYSQL *conn;
MYSQL_RES *res;
MYSQL_ROW row;
// 初始化数据库连接
void initDB() {
    conn = mysql_init(NULL);
    if (!mysql_real_connect(conn, "host", "user", "password", "database", 0, NULL, 0)) {
        fprintf(stderr, "%s
", mysql_error(conn));
        exit(1);
    }
}
// 执行查询并缓存结果
void queryAndCache(LRUCache *cache, const char *query) {
    if (mysql_query(conn, query)) {
        fprintf(stderr, "%s
", mysql_error(conn));
        return;
    }
    res = mysql_store_result(conn);
    while ((row = mysql_fetch_row(res)) != NULL) {
        char key[256], value[256];
        sprintf(key, "%s", row[0]); // 假设第一列是键
        sprintf(value, "%s", row[1]); // 假设第二列是值
        putValue(cache, key, value);
    }
    mysql_free_result(res);
}
// 从缓存中获取数据
void getFromCache(LRUCache *cache, const char *key) {
    char *value = getValue(cache, key);
    if (value) {
        printf("Cache hit: %s -> %s
", key, value);
    } else {
        printf("Cache miss: %s
", key);
    }
}

清理资源

在程序结束时，确保释放所有分配的资源。

void freeCache(LRUCache *cache) {
    CacheItem *current = cache->head;
    while (current) {
        CacheItem *next = current->next;
        free(current);
        current = next;
    }
    free(cache);
}