Memcache の例

このページでは、memcache を使用する Python コードの例を紹介します。Memcache は、高性能の分散型メモリ オブジェクト キャッシュ システムで、キャッシュされたデータにすばやくアクセスすることが可能になります。Memcache の詳細については、Memcache の概要をご覧ください。

memcache パターン

Memcache は通常、次のパターンで使用します。

  • ユーザーまたはアプリケーションからのクエリをアプリケーションで受け取る。
  • そのクエリに適合するデータが memcache にあるかどうか、アプリケーションで調べる。
    • データが memcache にあれば、アプリケーションでそのデータを使用する。
    • データが memcache になければ、アプリケーションは Datastore に問い合わせ、その結果を今後のリクエストに備えて memcache に保存する。

下記の擬似コードは一般的な memcache リクエストを示しています。

def get_data():
    data = memcache.get('key')
    if data is not None:
        return data
    else:
        data = query_for_data()
        memcache.add('key', data, 60)
    return data

ndb は、内部で memcache を使用してクエリの処理を高速化しています。必要であれば、memcache 呼び出しを明示的に追加し、処理速度の改善を行うこともできます。

データをキャッシュに格納する

以下の例では、Python API を使用して memcache に値を設定しています。

# Add a value if it doesn't exist in the cache
# with a cache expiration of 1 hour.
memcache.add(key="weather_USA_98105", value="raining", time=3600)

# Set several values, overwriting any existing values for these keys.
memcache.set_multi(
    {"USA_98115": "cloudy", "USA_94105": "foggy", "USA_94043": "sunny"},
    key_prefix="weather_",
    time=3600
)

# Atomically increment an integer value.
memcache.set(key="counter", value=0)
memcache.incr("counter")
memcache.incr("counter")
memcache.incr("counter")

add()、set_multi()、set() の各メソッドの詳細については、Memcache Python API のドキュメントをご覧ください。

ｍemcache を使用するように guestbook.py を変更する

Guestbook アプリケーションは、リクエストのたびに Datastore にクエリを発行します（ndb を使用しているので、memcache の処理はいくらか速くなっています）。Datastore にクエリを発行する前に memcache を明示的に使用するように、Guestbook アプリケーションを変更できます。

まず、memcache モジュールをインポートして、クエリを実行する前に memcache をチェックするメソッドを作成します。

def get_greetings(self, guestbook_name):
    """
    get_greetings()
    Checks the cache to see if there are cached greetings.
    If not, call render_greetings and set the cache

    Args:
      guestbook_name: Guestbook entity group key (string).

    Returns:
      A string of HTML containing greetings.
    """
    greetings = memcache.get('{}:greetings'.format(guestbook_name))
    if greetings is None:
        greetings = self.render_greetings(guestbook_name)
        try:
            added = memcache.add(
                '{}:greetings'.format(guestbook_name), greetings, 10)
            if not added:
                logging.error('Memcache set failed.')
        except ValueError:
            logging.error('Memcache set failed - data larger than 1MB')
    return greetings

次に、クエリと、ページの HTML 作成を分離します。キャッシュがヒットしない場合は、このメソッドを呼び出して Datastore にクエリを発行し、memcache に保存する HTML 文字列を作成します。

def render_greetings(self, guestbook_name):
    """
    render_greetings()
    Queries the database for greetings, iterate through the
    results and create the HTML.

    Args:
      guestbook_name: Guestbook entity group key (string).

    Returns:
      A string of HTML containing greetings
    """
    greetings = ndb.gql('SELECT * '
                        'FROM Greeting '
                        'WHERE ANCESTOR IS :1 '
                        'ORDER BY date DESC LIMIT 10',
                        guestbook_key(guestbook_name))
    output = cStringIO.StringIO()
    for greeting in greetings:
        if greeting.author:
            output.write('<b>{}</b> wrote:'.format(greeting.author))
        else:
            output.write('An anonymous person wrote:')
        output.write('<blockquote>{}</blockquote>'.format(
            cgi.escape(greeting.content)))
    return output.getvalue()

最後に、get_greetings() メソッドが呼び出され、キャッシュがヒットした回数またはヒットしなかった回数に関する統計情報が表示されるように、MainPage ハンドラを更新します。


import cgi
import cStringIO
import logging
import urllib

from google.appengine.api import memcache
from google.appengine.api import users
from google.appengine.ext import ndb

import webapp2


class Greeting(ndb.Model):
    """Models an individual Guestbook entry with author, content, and date."""
    author = ndb.StringProperty()
    content = ndb.StringProperty()
    date = ndb.DateTimeProperty(auto_now_add=True)


def guestbook_key(guestbook_name=None):
    """Constructs a Datastore key for a Guestbook entity with guestbook_name"""
    return ndb.Key('Guestbook', guestbook_name or 'default_guestbook')


class MainPage(webapp2.RequestHandler):
    def get(self):
        self.response.out.write('<html><body>')
        guestbook_name = self.request.get('guestbook_name')

        greetings = self.get_greetings(guestbook_name)
        stats = memcache.get_stats()

        self.response.write('<b>Cache Hits:{}</b><br>'.format(stats['hits']))
        self.response.write('<b>Cache Misses:{}</b><br><br>'.format(
                            stats['misses']))
        self.response.write(greetings)

        self.response.write("""
          <form action="/sign?{}" method="post">
            <div><textarea name="content" rows="3" cols="60"></textarea></div>
            <div><input type="submit" value="Sign Guestbook"></div>
          </form>
          <hr>
          <form>Guestbook name: <input value="{}" name="guestbook_name">
          <input type="submit" value="switch"></form>
        </body>
      </html>""".format(urllib.urlencode({'guestbook_name': guestbook_name}),
                        cgi.escape(guestbook_name)))

    def get_greetings(self, guestbook_name):
        """
        get_greetings()
        Checks the cache to see if there are cached greetings.
        If not, call render_greetings and set the cache

        Args:
          guestbook_name: Guestbook entity group key (string).

        Returns:
          A string of HTML containing greetings.
        """
        greetings = memcache.get('{}:greetings'.format(guestbook_name))
        if greetings is None:
            greetings = self.render_greetings(guestbook_name)
            try:
                added = memcache.add(
                    '{}:greetings'.format(guestbook_name), greetings, 10)
                if not added:
                    logging.error('Memcache set failed.')
            except ValueError:
                logging.error('Memcache set failed - data larger than 1MB')
        return greetings

    def render_greetings(self, guestbook_name):
        """
        render_greetings()
        Queries the database for greetings, iterate through the
        results and create the HTML.

        Args:
          guestbook_name: Guestbook entity group key (string).

        Returns:
          A string of HTML containing greetings
        """
        greetings = ndb.gql('SELECT * '
                            'FROM Greeting '
                            'WHERE ANCESTOR IS :1 '
                            'ORDER BY date DESC LIMIT 10',
                            guestbook_key(guestbook_name))
        output = cStringIO.StringIO()
        for greeting in greetings:
            if greeting.author:
                output.write('<b>{}</b> wrote:'.format(greeting.author))
            else:
                output.write('An anonymous person wrote:')
            output.write('<blockquote>{}</blockquote>'.format(
                cgi.escape(greeting.content)))
        return output.getvalue()


class Guestbook(webapp2.RequestHandler):
    def post(self):
        # We set the same parent key on the 'Greeting' to ensure each greeting
        # is in the same entity group. Queries across the single entity group
        # are strongly consistent. However, the write rate to a single entity
        # group is limited to ~1/second.
        guestbook_name = self.request.get('guestbook_name')
        greeting = Greeting(parent=guestbook_key(guestbook_name))

        if users.get_current_user():
            greeting.author = users.get_current_user().nickname()

        greeting.content = self.request.get('content')
        greeting.put()
        memcache.delete('{}:greetings'.format(guestbook_name))
        self.redirect('/?' +
                      urllib.urlencode({'guestbook_name': guestbook_name}))


app = webapp2.WSGIApplication([('/', MainPage),
                               ('/sign', Guestbook)],
                              debug=True)