Introducció
Els cachés distribuïts són una tècnica fonamental per millorar el rendiment i l'eficiència dels sistemes distribuïts. Aquests sistemes emmagatzemen dades en memòria per accelerar l'accés a informació freqüentment sol·licitada, reduint així la càrrega sobre les bases de dades i altres sistemes d'emmagatzematge persistents.
Conceptes Clau
Què és un Caché Distribuït?
Un caché distribuït és un sistema que emmagatzema dades en memòria a través de múltiples nodes en una xarxa. Això permet que les dades siguin accessibles de manera ràpida i eficient des de qualsevol node del sistema.
Avantatges dels Cachés Distribuïts
- Rendiment Millorat: Redueixen el temps de resposta en accedir a dades freqüentment sol·licitades.
- Escalabilitat: Permeten escalar horitzontalment afegint més nodes al sistema.
- Reducció de Càrrega: Disminueixen la càrrega sobre les bases de dades i altres sistemes d'emmagatzematge persistents.
Desafiaments dels Cachés Distribuïts
- Consistència de Dades: Mantenir la consistència de les dades entre múltiples nodes pot ser complex.
- Gestió de Fallades: Cal dissenyar mecanismes per gestionar fallades de nodes sense perdre dades.
- Evicció de Dades: Decidir quines dades eliminar quan el caché està ple és un repte important.
Arquitectura de Cachés Distribuïts
Components Principals
- Nodes de Caché: Emmagatzemen les dades en memòria.
- Coordinador: Gestiona la distribució de dades entre els nodes.
- Clients: Aplicacions que sol·liciten dades del caché.
Estratègies de Distribució
- Hashing Consistent: Distribueix les dades de manera uniforme entre els nodes.
- Particionament: Divideix les dades en particions que es distribueixen entre els nodes.
Implementacions Populars
Memcached
- Descripció: Sistema de caché distribuït en memòria altament escalable.
- Característiques: Simple, ràpid, i utilitzat principalment per a la memòria cau de dades temporals.
- Exemple de Codi:
import memcache
# Connexió al servidor de Memcached
client = memcache.Client(['127.0.0.1:11211'])
# Emmagatzemar una clau-valor
client.set('clau', 'valor')
# Recuperar el valor emmagatzemat
valor = client.get('clau')
print(valor) # Output: valorRedis
- Descripció: Sistema de caché distribuït en memòria amb suport per a estructures de dades avançades.
- Característiques: Suporta llistes, conjunts, hash, i més. Ofereix persistència opcional.
- Exemple de Codi:
import redis
# Connexió al servidor de Redis
client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
# Emmagatzemar una clau-valor
client.set('clau', 'valor')
# Recuperar el valor emmagatzemat
valor = client.get('clau')
print(valor.decode('utf-8')) # Output: valorExercicis Pràctics
Exercici 1: Configuració de Memcached
- Instal·la Memcached al teu sistema.
- Escriu un script en Python per connectar-te a Memcached, emmagatzemar una clau-valor, i recuperar-la.
Exercici 2: Utilització de Redis
- Instal·la Redis al teu sistema.
- Escriu un script en Python per connectar-te a Redis, emmagatzemar una clau-valor, i recuperar-la.
Solucions
Solució Exercici 1
import memcache
# Connexió al servidor de Memcached
client = memcache.Client(['127.0.0.1:11211'])
# Emmagatzemar una clau-valor
client.set('clau', 'valor')
# Recuperar el valor emmagatzemat
valor = client.get('clau')
print(valor) # Output: valorSolució Exercici 2
import redis
# Connexió al servidor de Redis
client = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)
# Emmagatzemar una clau-valor
client.set('clau', 'valor')
# Recuperar el valor emmagatzemat
valor = client.get('clau')
print(valor.decode('utf-8')) # Output: valorResum
En aquesta secció, hem explorat els conceptes bàsics dels cachés distribuïts, els seus avantatges i desafiaments, i hem vist exemples pràctics d'implementacions populars com Memcached i Redis. Els cachés distribuïts són una eina poderosa per millorar el rendiment i l'eficiència dels sistemes distribuïts, però també requereixen una gestió acurada per mantenir la consistència i la disponibilitat de les dades.
Curs d'Arquitectures Distribuïdes
Mòdul 1: Introducció als Sistemes Distribuïts
- Conceptes Bàsics de Sistemes Distribuïts
- Models de Sistemes Distribuïts
- Avantatges i Desafiaments dels Sistemes Distribuïts