如何利用ubuntu缓存加速应用

Ubuntu 缓存加速应用的实用方案

一 应用层缓存

• Redis：适合做对象缓存、会话存储与通用键值缓存。安装与启用：sudo apt-get install redis-server，启动：sudo systemctl start redis-server && sudo systemctl enable redis-server。在 PHP 中使用：安装扩展 sudo apt-get install php-redis，在代码里连接 127.0.0.1:6379 进行 set/get 缓存。
• Memcached：面向高性能分布式对象缓存，常用于减轻数据库压力。安装与启用：sudo apt-get install memcached，配置 /etc/memcached.conf（如内存 -m 1024），重启服务；在 PHP 中安装 php-memcached 扩展并使用。
• HTTP 层缓存：在 Nginx 侧启用反向代理缓存，示例：在 http 块配置 proxy_cache_path /tmp/nginx_cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m；在 server/location 中使用 proxy_cache my_cache; proxy_cache_valid 200 1h; 实现页面与接口结果的二级加速。
• PHP 运行缓存：启用 OPcache（PHP 5.5+ 内置），在对应 php.ini（如 /etc/php/7.x/fpm/php.ini 或 /etc/php/7.x/apache2/php.ini）中设置：
  opcache.enable=1
  opcache.memory_consumption=128
  opcache.interned_strings_buffer=8
  opcache.max_accelerated_files=4000
  opcache.revalidate_freq=60
  修改后重启 Apache 或 PHP-FPM。
• Varnish：专业的 HTTP 反向代理缓存，适合全页或片段缓存。安装：sudo apt-get install varnish；默认监听 6081，将后端设为应用端口（如 8080），在 /etc/varnish/default.vcl 中配置 backend 与缓存规则，然后重启服务。

二 数据与编译缓存

• 数据库查询结果缓存：将热点数据放入 Redis/Memcached，对高并发读场景（如首页、配置、字典）设置合理 TTL，对强一致的数据（如价格、库存）缩短或禁用缓存，并在写入时主动 delete/invalidate 相关键。
• 编译缓存：使用 ccache 或 sccache 缓存编译产物，显著加速 C/C++/Rust 等项目的重复构建。
• 包管理缓存：定期清理无用包文件，释放磁盘并保持系统整洁：sudo apt-get autoclean、sudo apt-get clean、sudo apt autoremove。

三 系统与网络层缓存

• DNS 缓存：部署 dnsmasq 提供本地解析缓存，配置 cache-mem 512 并重启服务，降低 DNS 往返时间；需要时可用 sudo systemd-resolve --flush-caches 刷新解析缓存。
• 内核与 I/O：适度降低 vm.swappiness（如设为 10）以减少换页；为 SSD 选择更合适的 I/O 调度器（如 noop 或 deadline），提升磁盘访问效率。
• 文件系统缓存：**Linux 页缓存（Page Cache）**会自动缓存频繁访问的文件数据，通常无需手动清理；仅在特殊场景（如基准测试）下才使用 sudo sync && echo 3 | sudo tee /proc/sys/vm/drop_caches 释放缓存。
• 浏览器与 CDN：为静态资源设置 Cache-Control: max-age=31536000 等强缓存头；使用 CDN 分发静态资源，并优先选择支持 Brotli 压缩（相较 Gzip 体积可再降约 20%）的厂商，进一步缩短用户首包时间。

四 落地配置示例

• Nginx + Redis 二级缓存（面向 API/页面）
  1. 安装组件：sudo apt-get install nginx redis-server php-redis；
  2. 配置 Nginx：
     • 在 http 块加入：
       proxy_cache_path /tmp/nginx_cache levels=1:2 keys_zone=my_cache:10m max_size=1g inactive=60m;
     • 在 server/location 加入：
       proxy_cache my_cache; proxy_cache_valid 200 1h; proxy_pass http://127.0.0.1:8080;
  3. 在应用（如 PHP）中对热点数据写入 Redis，设置 TTL；
  4. 重启 Nginx 与 PHP-FPM，通过浏览器与日志验证命中率与响应时间。
• PHP 应用层加速（OPcache + Redis/Memcached）
  1. 启用 OPcache（见上文关键参数）；
  2. 安装并启用 Redis/Memcached 扩展；
  3. 在业务代码中对数据库查询结果、页面片段、会话等进行 TTL 缓存与主动失效；
  4. 重启 Apache/PHP-FPM 并压测对比 QPS 与 P95 延迟。

五 监控与注意事项

• 监控与调优：使用 top/htop、vmstat、iostat 观察 CPU、内存、I/O 与缓存命中情况；根据瓶颈调整 Redis/Memcached 内存、连接数、键过期策略与 Nginx 缓存路径/大小。
• 缓存策略：遵循 Cache-Aside 模式，写穿/失效策略要覆盖“更新即失效”的场景；对强一致数据使用短 TTL 或旁路缓存。
• 变更与回滚：上线缓存策略时灰度发布，保留“跳过缓存”的应急开关，便于快速回滚。
• 风险提示：修改 sysctl/vm.drop_caches 与 I/O 调度器前请评估业务影响并做好备份；生产环境不建议频繁清理 Page Cache。