Cache com PHP usando APC

Cache com PHP usando APC

Desemepnho de aplicações é cada vez mais importante. A Web está mais cheia de conteúdo a cada dia. E, consequentemente, as páginas tendem a possuir mais dados. Se não tomarmos cuidado com o desempenho, nossos sistemas ficarão lentos.

Uma forma de contornar esse problema é fazer cache de dados usados com frequência. Há várias maneiras de fazer cache com PHP. Neste artigo, vou falar do APC (Alternative PHP Cache), que é uma extensão do próprio PHP muito simples de usar.

O Que é Cache?

Segundo a Wikipedia, cache é “um dispositivo de acesso rápido, interno a um sistema, que serve de intermediário entre um operador de um processo e o dispositivo de armazenamento ao qual esse operador acede”. Ou seja, cache é um local de rápido acesso a informações que ficam salvas em um dispositovo cujo acesso é mais lento.

Por exemplo, um arquivo em disco pode ter seu conteúdo armazenado em cache na memória. O tempo de acesso à memória é muito mais rápido que o de acesso ao disco. Por isso é útil fazer cache em memória de arquivos acessados frequentemente.

O Que é o APC?

APC (Alternative PHP Cache) é uma extensão do PHP. Ela faz cache de dados em memória. Basta dizer qual será a “chave” (um identificador único para o dado salvo), qual é a informação a ser salva e por quanto tempo ela deve ser mantida em cache. O resto é tarefa do PHP.

A extensão APC não vem habilitada por padrão. É necessário habilitá-la em seu php.ini, ou instalar o pacote correspondente, caso tenha instalado o PHP a partir dos pacotes para Linux ou Mac OS X.

Como Usar o APC Para Fazer Cache com PHP

Existem algumas funções do APC, mas vou me ater às seguintes:

  • apc_add: adiciona um dado ao cache, caso ainda não esteja salvo;
  • apc_clear_cache: limpa o cache do APC;
  • apc_delete: remove um valor do cache;
  • apc_exists: verifica se uma determinada chave existe no cache;
  • apc_fetch: retorna um valor salvo no cache;
  • apc_store: salva um valor no cache, sobrescrevendo-o, caso já exista.

Adicionando um Valor ao Cache

Para adicionar um valor ao cache, é possível usar apc_add ou apc_store. A única diferença entre essas duas funções é que apc_add adiciona um dado ao cache apenas se ele ainda não existir. Já apc_store sempre adiciona o dado. Consequentemente, apc_store vai sobrescrever a informação, caso ela já tenha sido armazenada anteriormente.

A sintaxe de ambas as funções é a mesma, desta forma:

bool apc_add ( string $key , mixed $var [, int $ttl ] )
bool apc_store ( string $key , mixed $var [, int $ttl ] )

O parâmetro $key é a chave de identificação para a informação no cache. É esse valor que usaremos para buscar ou remover o dado do cache. O parâmetro $var é o valor a ser armazenado no cache. Ele pode ser uma simples variável, um array ou mesmo um objeto. E o parâmetro $ttl (Time To Live) é o tempo, em segundos, que o dado deve permanecer em cache. Se $ttl não for especificado (ou for 0), o dado será mantido em cache até que seja manualmente removido.

Para exemplificar, vamos inserir alguns dados no cache, todos com tempo de vida de 60 segundos:

$a = 'valor a';
apc_add( 'chave_a', $a, 60 );
 
$arr = [
    'a' => 1,
    'b' => 2
];
apc_add( 'meu_array', $arr, 60 );
 
$obj = new stdClass;
$obj->nome = 'Beraldo';
apc_add( 'meu_objeto', $obj, 60 );

Retornando Dados Salvos no Cache

Para retornar um dado salvo no cache, usamos a função apc_fetch. Basta passar como parâmetro a chave que utilizamos em apc_add ou em apc_store.

$a = apc_fetch( 'chave_a' );
var_dump( $a );
 
$arr = apc_fetch( 'meu_array' );
var_dump( $arr );
 
$obj = apc_fetch( 'meu_objeto' );
var_dump( $obj );

Se os dados estiverem em cache, var_dump os exibirá. Caso contrário, será retornado FALSE.

Verificando a Existência de um Dado no Cache

Antes de retornar o dado com apc_fetch, podemos usar apc_exists para verificar se a chave existe no cache. Assim, podemos alterar o trecho anterior pelo seguinte.

if ( apc_exists( 'chave_a' ) )
{
    $a = apc_fetch( 'chave_a' );
    var_dump( $a );
}
else
{
    echo "Chave chave_a não está no cache";
}
 
 
if ( apc_exists( 'meu_array' ) )
{
    $arr = apc_fetch( 'meu_array' );
    var_dump( $arr );
}
else
{
    echo "Chave meu_array não está no cache";
}
 
if ( apc_exists( 'meu_objeto' ) )
{
    $obj = apc_fetch( 'meu_objeto' );
    var_dump( $obj );
}
else
{
    echo "Chave meu_objeto não está no cache";
}

Removendo Um Dado do Cache

Para remover um dado específico, usamos apc_delete.Basta passar a chave por parâmetro, desta forma:

apc_delete( 'chave_a' );
apc_delete( 'meu_array' );
apc_delete( 'meu_objeto' );

Limpando Todo o Cache

Para limpar o cache completamente, basta usar a função apc_clear_cache:

apc_clear_cache();

Dessa forma, todos os dados salvos em cache serão apagados.

Comparando Desempenho

Para mostrar a diferença de tempo entre acessar um dado em disco e outro dado em cache, vou mostrar uma comparação de desempenho entre ambos.

Para isso, usarei um arquivo .ini, que é geralmente utilizado para armazenar configurações do sistema. Caso você não saiba trabalhar com arquivos .ini usando o PHP, recomendo que leia este meu post, onde mostro como fazer isso.

Critério de Avaliação

Para avaliar o desempenho, usarei apenas o tempo de execução da tarefa em questão. Usarei a função microtime, que retorna a hora atual, em microssegundos. Tendo a hora de início e a hora de término, basta subtraí-las e teremos o tempo de execução total. Vou considerar apenas o tempo de acesso ao dispositivo (disco e cache), sem considerar o tempo para exibir o dado na tela. Para exibir o resultado, usarei number_format, pois, quando o tempo é muito pequeno, o número é exibido em notação científica (no formato 5.124E-10) e pode confundir quem não está habituado a visualizar números nesse formato.

Arquivo de Configuração

Primeiramente, crie um arquivo chamado config.ini, com o seguinte conteúdo:

[db]
host = "localhost"
user = "usuario"
pass = "senha"
dbname = "nome_do_banco"

Esse é um simples exemplo de um arquivo .ini, com configurações para acesso a um banco de dados.

Carregando Dados do Arquivo

Vaamos agora criar o script que carrega uma configuração diretamente do arquivo.

$configFile = 'config.ini';
 
$start = microtime( true );
$config = parse_ini_file( $configFile, true );
$host = $config[ 'db' ][ 'host' ];
$end = microtime( true );
 
var_dump( $host );
var_dump( number_format( $end - $start, 20 ) );

No meu computador, o tempo de execução exibido foi 0.00008392333984375000.

Carregando Dados do Cache

Nesse script, vamos carregar o conteúdo do arquivo .ini e salvá-lo no cache. Apenas depois disso vamos contabilizar o tempo. Afinal, estamos interessados apenas no tempo de acesso ao cache.

$configFile = 'config.ini';
$configArr = parse_ini_file( $configFile, true );
 
apc_store( 'config', $configArr, 5 );
 
$start = microtime( true );
$config = apc_fetch( 'config' );
$host = $config[ 'db' ][ 'host' ];
$end = microtime( true );
 
var_dump( $host );
var_dump( number_format( $end - $start, 20 ) );

O resultado retornado foi 0.00001096725463867188.

Comparando os Resultados

O tempo de execução do primeiro script foi de 0.00008392333984375000 segundos. O segundo levou 0.00001096725463867188. Se dividirmos ambos os números, veremos que o script que acessa o cache rodou, aproximadamente, 7.652174 vezes mais rápido!

Conclusão

O uso de cache acelera bastante a execução dos nossos sistemas.

O APC é apenas uma das opções de cache para PHP. Existem diversas outras. Não importa muito qual você usará, mas é importante que seja usado cache para armazenar informações que são acessadas com frequência, como dados de um arquivo de configuração, como usei no exemplo.

 

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Graduado em Ciência da Computação, pela Universidade Federal do Paraná (UFPR), é desenvolvedor de software desde 2008, com foco em Desenvolvimento Web com PHP.