Caching in C++: Redis, Memcached und integrierte Lösungen

Caching in C++: Redis und andere Tools

Caching ist eine der wichtigsten Techniken zur Leistungsoptimierung von C++-Anwendungen. Es verkürzt die Zugriffszeit auf Daten und reduziert die Last auf Datenbanken und externe Dienste. In diesem Artikel betrachten wir die wichtigsten Bibliotheken und Tools zur Implementierung von Caching in C++: von industriellen Lösungen auf Basis von Redis und Memcached bis hin zu leichtgewichtigen integrierten Implementierungen.

1. Redis und seine C++-Clients

Redis ist ein leistungsstarker In-Memory-Datenspeicher vom Typ „Schlüssel-Wert“, der häufig als Cache verwendet wird. Für die Arbeit mit Redis aus C++ gibt es zwei Hauptbibliotheken:

1.1. hiredis

hiredis ist eine minimalistische C-Bibliothek, die offiziell von Redis unterstützt wird. Sie bietet eine synchrone und asynchrone API.

Installation:

# Ubuntu/Debiansudo apt install libhiredis-dev

# macOSbrew install hiredis

# Build aus den Quellengit clone https://github.com/redis/hiredis.gitcd hiredis && make && sudo make install

Anwendungsbeispiel (synchroner Modus):

#include <hiredis/hiredis.h>#include <iostream>

int main() {    redisContext *c = redisConnect("127.0.0.1", 6379);    if (c == nullptr || c->err) {        std::cerr << "Verbindungsfehler: " << c->errstr << std::endl;        return 1;    }

    // Wert setzen    redisReply *reply = (redisReply*)redisCommand(c, "SET key1 value1");    freeReplyObject(reply);

    // Wert abrufen    reply = (redisReply*)redisCommand(c, "GET key1");    if (reply->type == REDIS_REPLY_STRING) {        std::cout << "Wert: " << reply->str << std::endl;    }    freeReplyObject(reply);

    redisFree(c);    return 0;}

1.2. redis-plus-plus

redis-plus-plus ist ein moderner C++17-Wrapper um hiredis mit einer benutzerfreundlichen Oberfläche, Unterstützung für Verbindungspools, Transaktionen und pub/sub.

Installation:

git clone https://github.com/sewenew/redis-plus-plus.gitcd redis-plus-plusmkdir build && cd buildcmake -DREDIS_PLUS_PLUS_CXX_STANDARD=17 ..make && sudo make install

Beispiel:

#include <sw/redis++/redis++.h>#include <iostream>

int main() {    sw::redis::Redis redis("tcp://127.0.0.1:6379");

    // Setzen mit TTL (Lebensdauer 60 Sekunden)    redis.setex("session:user1", 60, "active");

    // Abrufen    auto val = redis.get("session:user1");    if (val) {        std::cout << "Sitzung: " << *val << std::endl;    }

    // Existenzprüfung    bool exists = redis.exists("session:user1");    std::cout << "Existiert: " << std::boolalpha << exists << std::endl;

    return 0;}

2. Memcached und libmemcached

Memcached ist ein weiterer beliebter In-Memory-Speicher, der für das Caching kleiner Objekte optimiert ist. Die wichtigste C++-Bibliothek ist libmemcached.

Installation:

sudo apt install libmemcached-dev

# Build aus den Quellengit clone https://github.com/awesomized/libmemcached.gitcd libmemcached && ./configure && make && sudo make install

Beispiel:

#include <libmemcached/memcached.h>#include <iostream>#include <cstring>

int main() {    memcached_st *memc = memcached_create(nullptr);    memcached_server_st *servers = memcached_server_list_append(nullptr, "127.0.0.1", 11211, nullptr);    memcached_server_push(memc, servers);    memcached_server_list_free(servers);

    // Schreiben    const char *key = "cache_key";    const char *value = "cached_value";    memcached_return_t rc = memcached_set(memc, k