Bu makalede çeşitli önbelleğe alma mekanizmaları hakkında bilgi edineceksiniz. Önbelleğe Alma, verileri ara katmanda depolayarak sonraki veri almalarını daha hızlı hale getirme işlemidir. Kavramsal olarak önbelleğe alma, performans iyileştirme stratejisi ve tasarım konusunda dikkat edilmesi gereken bir konudur. Önbelleğe Alma, seyrek değişen (veya alınması pahalı) verileri daha hazır hale getirerek uygulama performansını önemli ölçüde artırabilir. Bu makalede iki birincil önbelleğe alma türü tanıtılarak her ikisi için de örnek kaynak kodu sağlanır:
Bu makale önbelleğe almaya odaklansa da NuGet paketini içermez System.Runtime.Caching . tüm başvuruları MemoryCache ad alanı içindedir Microsoft.Extensions.Caching .
Microsoft.Extensions.* Tüm paketler bağımlılık ekleme (DI) hazır gelir, hem hem de IMemoryCacheIDistributedCache arabirimleri hizmet olarak kullanılabilir.
Bellek içi önbellek
Bu bölümde Microsoft.Extensions.Önbelleğe Alma hakkında bilgi edineceksiniz. Bellek paketi. uygulamasının IMemoryCache geçerli uygulaması, çevresindeki ConcurrentDictionary<TKey,TValue>bir sarmalayıcıdır ve zengin özelliklere sahip bir API'yi kullanıma sunmaktadır. Önbellekteki girdiler ile temsil edilir ICacheEntryve herhangi bir objectolabilir. Bellek içi önbellek çözümü, önbelleğe alınan tüm verilerin uygulama işleminde bellek kiraladığı tek bir sunucuda çalışan uygulamalar için mükemmeldir.
İpucu
Çok sunuculu önbelleğe alma senaryoları için, bellek içi önbelleğe almaya alternatif olarak Dağıtılmış önbelleğe alma yaklaşımını göz önünde bulundurun.
Bellek içi önbelleğe alma API'si
Önbelleğin tüketicisi hem kayan hem de mutlak süre sonu üzerinde denetime sahiptir:
Süre sonu ayarı, önbellekteki girişlerin son kullanma süresi ayrılan süresi içinde erişilmemesi durumunda çıkarılmalarına neden olur. Tüketicilerin, aracılığıyla MemoryCacheEntryOptionsönbellek girdilerini denetlemek için ek seçenekleri vardır. Her ICacheEntry biri ile MemoryCacheEntryOptions eşleştirilir ve ile süre sonu çıkarma işlevselliğini IChangeToken, ile CacheItemPriorityöncelik ayarlarını ve öğesini denetler ICacheEntry.Size. Aşağıdaki uzantı yöntemlerini göz önünde bulundurun:
Varsayılan IMemoryCache uygulamayı kullanmak için uzantı yöntemini çağırarak AddMemoryCache tüm gerekli hizmetleri DI'ye kaydedin. Aşağıdaki kod örneğinde, GENEL ana bilgisayar DI işlevselliğini kullanıma açmak için kullanılır:
C#
using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
HostApplicationBuilder builder = Host.CreateApplicationBuilder(args);
builder.Services.AddMemoryCache();
using IHost host = builder.Build();
.NET iş yükünüze bağlı olarak, oluşturucu ekleme gibi farklı erişim sağlayabilirsiniz IMemoryCache . Bu örnekte, ve genel GetRequiredService<T>(IServiceProvider) uzantı yöntemini çağıran host örneğini kullanırsınızIServiceProvider:
Bellek içi önbelleğe alma hizmetleri kayıtlı ve DI aracılığıyla çözümlenmiş durumdayken önbelleğe almaya başlamaya hazırsınız. Bu örnek, İngilizce 'A' ile 'Z' alfabesindeki harfler arasında yinelenir. türü record AlphabetLetter , harfe başvuruyu tutar ve bir ileti oluşturur.
C#
file recordAlphabetLetter(char Letter)
{
internalstring Message =>
$"The '{Letter}' character is the {Letter - 64} letter in the English alphabet.";
}
İpucu
Erişim file değiştirici türü üzerinde AlphabetLetter kullanılır, çünkü içinde tanımlanır ve yalnızca Program.cs dosyasından erişilir. Daha fazla bilgi için bkz . dosya (C# Başvurusu). Kaynak kodunun tamamını görmek için Program.cs bölümüne bakın.
Örnek, alfabe harflerini yineleyen bir yardımcı işlev içerir:
C#
staticasync ValueTask IterateAlphabetAsync(
Func<char, Task> asyncFunc)
{
for (char letter = 'A'; letter <= 'Z'; ++letter)
{
await asyncFunc(letter);
}
Console.WriteLine();
}
Yukarıdaki C# kodunda:
Func<char, Task> asyncFunc geçerli geçirerek her yinelemede bekleniyorletter.
Tüm harfler işlendikten sonra konsola boş bir satır yazılır.
Önbelleğe öğe eklemek için, veya Set API'lerinden birini çağırınCreate:
Alfabedeki her harf için bir önbellek girdisi süre sonu ve çıkarma geri çağırma sonrası ile yazılır.
Çıkarma sonrası geri çağırma, konsola çıkarılan değerin ayrıntılarını yazar:
C#
staticvoidOnPostEviction(object key, object? letter, EvictionReason reason, object? state)
{
if (letter is AlphabetLetter alphabetLetter)
{
Console.WriteLine($"{alphabetLetter.Letter} was evicted for {reason}.");
}
};
Artık önbellek dolduruldu, başka bir çağrısı IterateAlphabetAsync bekleniyor, ancak bu kez çağrısı IMemoryCache.TryGetValueyapacaksınız:
C#
var readLettersFromCacheTask = IterateAlphabetAsync(letter =>
{
if (cache.TryGetValue(letter, outobject? value) &&
valueis AlphabetLetter alphabetLetter)
{
Console.WriteLine($"{letter} is still in cache. {alphabetLetter.Message}");
}
return Task.CompletedTask;
});
await readLettersFromCacheTask;
cache anahtarı içeriyorsa letter ve value bir örneğiyse AlphabetLetter konsola yazılır. letter Anahtar önbellekte olmadığında çıkarılır ve çıkarma sonrası geri çağırması çağrılır.
Ek uzantı yöntemleri
, IMemoryCache zaman uyumsuz GetOrCreateAsyncdahil olmak üzere birçok kolaylık tabanlı uzantı yöntemiyle birlikte gelir:
using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;
using Microsoft.Extensions.DependencyInjection;
using Microsoft.Extensions.Hosting;
HostApplicationBuilder builder = Host.CreateApplicationBuilder(args);
builder.Services.AddMemoryCache();
using IHost host = builder.Build();
IMemoryCache cache =
host.Services.GetRequiredService<IMemoryCache>();
constint MillisecondsDelayAfterAdd = 50;
constint MillisecondsAbsoluteExpiration = 750;
staticvoidOnPostEviction(object key, object? letter, EvictionReason reason, object? state)
{
if (letter is AlphabetLetter alphabetLetter)
{
Console.WriteLine($"{alphabetLetter.Letter} was evicted for {reason}.");
}
};
staticasync ValueTask IterateAlphabetAsync(
Func<char, Task> asyncFunc)
{
for (char letter = 'A'; letter <= 'Z'; ++letter)
{
await asyncFunc(letter);
}
Console.WriteLine();
}
var addLettersToCacheTask = IterateAlphabetAsync(letter =>
{
MemoryCacheEntryOptions options = new()
{
AbsoluteExpirationRelativeToNow =
TimeSpan.FromMilliseconds(MillisecondsAbsoluteExpiration)
};
_ = options.RegisterPostEvictionCallback(OnPostEviction);
AlphabetLetter alphabetLetter =
cache.Set(
letter, new AlphabetLetter(letter), options);
Console.WriteLine($"{alphabetLetter.Letter} was cached.");
return Task.Delay(
TimeSpan.FromMilliseconds(MillisecondsDelayAfterAdd));
});
await addLettersToCacheTask;
var readLettersFromCacheTask = IterateAlphabetAsync(letter =>
{
if (cache.TryGetValue(letter, outobject? value) &&
valueis AlphabetLetter alphabetLetter)
{
Console.WriteLine($"{letter} is still in cache. {alphabetLetter.Message}");
}
return Task.CompletedTask;
});
await readLettersFromCacheTask;
await host.RunAsync();
file recordAlphabetLetter(char Letter)
{
internalstring Message =>
$"The '{Letter}' character is the {Letter - 64} letter in the English alphabet.";
}
Önbelleğe alınan girdilerin MillisecondsDelayAfterAdd süre sonu ve çıkarma davranışındaki değişiklikleri gözlemlemek için ve MillisecondsAbsoluteExpiration değerlerini ayarlayabilirsiniz. Aşağıda, bu kodun çalıştırılmasından elde edilen örnek çıkış verilmiştir. .NET olaylarının belirlenimci olmayan yapısı nedeniyle çıkışınız farklı olabilir.
Console
A was cached.
B was cached.
C was cached.
D was cached.
E was cached.
F was cached.
G was cached.
H was cached.
I was cached.
J was cached.
K was cached.
L was cached.
M was cached.
N was cached.
O was cached.
P was cached.
Q was cached.
R was cached.
S was cached.
T was cached.
U was cached.
V was cached.
W was cached.
X was cached.
Y was cached.
Z was cached.
A was evicted for Expired.
C was evicted for Expired.
B was evicted for Expired.
E was evicted for Expired.
D was evicted for Expired.
F was evicted for Expired.
H was evicted for Expired.
K was evicted for Expired.
L was evicted for Expired.
J was evicted for Expired.
G was evicted for Expired.
M was evicted for Expired.
N was evicted for Expired.
I was evicted for Expired.
P was evicted for Expired.
R was evicted for Expired.
O was evicted for Expired.
Q was evicted for Expired.
S is still in cache. The 'S' character is the 19 letter in the English alphabet.
T is still in cache. The 'T' character is the 20 letter in the English alphabet.
U is still in cache. The 'U' character is the 21 letter in the English alphabet.
V is still in cache. The 'V' character is the 22 letter in the English alphabet.
W is still in cache. The 'W' character is the 23 letter in the English alphabet.
X is still in cache. The 'X' character is the 24 letter in the English alphabet.
Y is still in cache. The 'Y' character is the 25 letter in the English alphabet.
Z is still in cache. The 'Z' character is the 26 letter in the English alphabet.
Verileri önbelleğe almaya yönelik yaygın stratejilerden biri, önbelleği tüketen veri hizmetlerinden bağımsız olarak güncelleştirmektir. Çalışan Hizmeti şablonu, BackgroundService diğer uygulama kodundan bağımsız (veya arka planda) çalıştığından harika bir örnektir. uygulamasını barındıran bir IHostedServiceuygulama çalışmaya başladığında, buna karşılık gelen uygulama (bu örnekte BackgroundService veya "çalışan") aynı işlemde çalışmaya başlar. Bu barındırılan hizmetler, uzantı yöntemi aracılığıyla tekil olarak DI'ye AddHostedService<THostedService>(IServiceCollection) kaydedilir. Diğer hizmetler herhangi bir hizmet ömrüyle DI'ye kaydedilebilir.
Önemli
Hizmet ömrünün anlaşılması çok önemlidir. Tüm bellek içi önbelleğe alma hizmetlerini kaydetmek için çağırdığınızda AddMemoryCache , hizmetler tekil olarak kaydedilir.
Fotoğraf hizmeti senaryosu
HTTP üzerinden erişilebilen üçüncü taraf API'sini kullanan bir fotoğraf hizmeti geliştirdiğinizi düşünün. Bu fotoğraf verileri çok sık değişmez, ancak çok fazladır. Her fotoğraf basit recordbir ile temsil edilir:
host oluşturucudan örneği oluşturulur ve zaman uyumsuz olarak başlatılır.
PhotoService verilen ölçütlere (veyafilter) uyan fotoğrafları almakla sorumludur:
C#
using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;
namespaceCachingExamples.Memory;
publicsealedclassPhotoService(
IMemoryCache cache,
CacheSignal<Photo> cacheSignal,
ILogger<PhotoService> logger)
{
publicasync IAsyncEnumerable<Photo> GetPhotosAsync(Func<Photo, bool>? filter = default)
{
try
{
await cacheSignal.WaitAsync();
Photo[] photos =
(await cache.GetOrCreateAsync(
"Photos", _ =>
{
logger.LogWarning("This should never happen!");
return Task.FromResult(Array.Empty<Photo>());
}))!;
// If no filter is provided, use a pass-thru.
filter ??= _ => true;
foreach (Photo photo in photos)
{
if (!default(Photo).Equals(photo) && filter(photo))
{
yieldreturn photo;
}
}
}
finally
{
cacheSignal.Release();
}
}
}
Yukarıdaki C# kodunda:
Oluşturucu bir IMemoryCache, CacheSignal<Photo>ve ILoggergerektirir.
Yöntemi GetPhotosAsync :
Bir Func<Photo, bool> filter parametre tanımlar ve döndürür IAsyncEnumerable<Photo>.
Çağrısı yapıp sürümünün yayımlanmasını _cacheSignal.WaitAsync() bekler, bu, önbelleğe erişmeden önce önbelleğin doldurulmasını sağlar.
Çağrısı, _cache.GetOrCreateAsync()önbellekteki tüm fotoğrafları zaman uyumsuz olarak alır.
Bağımsız factory değişken bir uyarı kaydeder ve boş bir fotoğraf dizisi döndürür; bu hiçbir zaman gerçekleşmemelidir.
Önbellekteki her fotoğraf ile yinelenir, filtrelenir ve gerçekleştirilir yield return.
Son olarak önbellek sinyali sıfırlanır.
Bu hizmetin tüketicileri, yöntemi çağırmak GetPhotosAsync ve fotoğrafları buna göre işlemek için ücretsizdir. Önbellek fotoğrafları içerdiğinden hayır HttpClient gerekli değildir.
Zaman uyumsuz sinyal, genel tür kısıtlanmış tekil içinde kapsüllenmiş SemaphoreSlim bir örneği temel alır. , CacheSignal<T> bir örneğine SemaphoreSlimdayanır:
C#
namespaceCachingExamples.Memory;
publicsealedclassCacheSignal<T>
{
privatereadonly SemaphoreSlim _semaphore = new(1, 1);
///<summary>/// Exposes a <see cref="Task"/> that represents the asynchronous wait operation./// When signaled (consumer calls <see cref="Release"/>), the ///<see cref="Task.Status"/> is set as <see cref="TaskStatus.RanToCompletion"/>.///</summary>public Task WaitAsync() => _semaphore.WaitAsync();
///<summary>/// Exposes the ability to signal the release of the <see cref="WaitAsync"/>'s operation./// Callers who were waiting, will be able to continue.///</summary>publicvoidRelease() => _semaphore.Release();
}
Yukarıdaki C# kodunda, dekoratör deseni bir örneğini SemaphoreSlimsarmak için kullanılır. CacheSignal<T> tekil olarak kaydedildiğinden, tüm hizmet ömrü boyunca herhangi bir genel türle (bu örnekte, Photo) kullanılabilir. Önbelleğin tohumlama işleminin sinyalini alma sorumluluğundadır.
Oluşturucu bir ILogger, HttpClientve IMemoryCachegerektirir.
_updateInterval üç saat için tanımlanır.
Yöntemi ExecuteAsync :
Uygulama çalışırken döngüler.
için "https://jsonplaceholder.typicode.com/photos"bir HTTP isteği yapar ve yanıtı bir nesne dizisi Photo olarak eşler.
Fotoğraf dizisi, anahtarın IMemoryCache"Photos" altına yerleştirilir.
_cacheSignal.Release() çağrılır ve sinyali bekleyen tüm tüketiciler serbest bırakılır.
Güncelleştirme aralığına göre çağrısı Task.Delay bekleniyor.
Üç saat geciktirildikten sonra önbellek yeniden güncelleştirilir.
Aynı süreçteki tüketiciler fotoğrafları isteyebilir IMemoryCache , ancak CacheWorker önbelleği güncelleştirmekten sorumlu olan kullanıcılardır.
Dağıtılmış önbelleğe alma
Bazı senaryolarda, birden çok uygulama sunucusu için olduğu gibi dağıtılmış önbellek gerekir. Dağıtılmış önbellek, bellek içi önbelleğe alma yaklaşımından daha yüksek ölçek genişletmeyi destekler. Dağıtılmış önbellek kullanmak, önbellek belleğini bir dış işleme yükler, ancak ek ağ G/Ç gerektirir ve biraz daha fazla gecikme süresi (nominal olsa bile) sağlar.
Dağıtılmış önbelleğe alma soyutlamaları NuGet paketinin Microsoft.Extensions.Caching.Memory bir parçasıdır ve bir AddDistributedMemoryCache uzantı yöntemi bile vardır.
Dikkat
yalnızca AddDistributedMemoryCache geliştirme ve/veya test senaryolarında kullanılmalıdır ve uygulanabilir bir üretim uygulaması değildir .
Aşağıdaki paketlerden herhangi bir kullanılabilir uygulamasını IDistributedCache göz önünde bulundurun:
Dağıtılmış önbelleğe alma API'leri, bellek içi önbelleğe alma API'lerinden biraz daha temeldir. Anahtar-değer çiftleri biraz daha temeldir. Bellek içi önbelleğe alma anahtarları bir objecttabanlıyken, dağıtılmış anahtarlar bir string'dır. Bellek içi önbelleğe alma ile değer herhangi bir kesin türe sahip genel değer olabilirken, dağıtılmış önbelleğe almadaki değerler olarak byte[]kalıcıdır. Bu, çeşitli uygulamaların kesin olarak türlenmiş genel değerleri kullanıma sunmadığını, ancak bunun bir uygulama ayrıntısı olacağını söylemek değildir.
Değer oluşturma
Dağıtılmış önbellekte değer oluşturmak için ayarlanan API'lerden birini çağırın:
Bellek içi önbelleğe alma gibi önbellek girdileri de önbellekte varlıklarını hassas bir şekilde ayarlamaya yardımcı olacak seçeneklere sahip olabilir. Bu durumda , DistributedCacheEntryOptions.
Uzantı yöntemleri oluşturma
Değerleri oluşturmak için nesnelerin gösterimlerini içine byte[]kodlamaktan string kaçınmaya yardımcı olan birkaç kolaylık tabanlı uzantı yöntemi vardır:
Dağıtılmış önbellekteki değerleri tek bir API çağrısıyla güncelleştirmenin bir yolu yoktur; bunun yerine, değerlerin kayan süre sonu değerleri yenileme API'lerinden biriyle sıfırlanabilir:
Yukarıda belirtilen API'lerin zaman uyumlu sürümleri olsa da, dağıtılmış önbellek uygulamalarının ağ G/Ç'sine bağlı olduğunu göz önünde bulundurun. Bu nedenle, zaman uyumsuz API'leri kullanmamak daha sık tercih edilir.
Bu içeriğin kaynağı GitHub'da bulunabilir; burada ayrıca sorunları ve çekme isteklerini oluşturup gözden geçirebilirsiniz. Daha fazla bilgi için katkıda bulunan kılavuzumuzu inceleyin.
.NET geri bildirimi
.NET, açık kaynak bir projedir. Geri bildirim sağlamak için bir bağlantı seçin:
Bu modülde.NET Aspire buluta özel bir uygulamadaki önbellekler ve mikro hizmetlerinizin performansını iyileştirmek için bunları nasıl kullanacağınız hakkında bilgi edineceksiniz.
Özellikle bir bulut veya sunucu grubu ortamında uygulama performansını ve ölçeklenebilirliğini geliştirmek için ASP.NET Core dağıtılmış önbelleği kullanmayı öğrenin.