Caching in C++: Redis und andere

Caching in C++: Redis und andere beliebte Tools

In hochbelasteten C++-Anwendungen ist die Geschwindigkeit des Datenzugriffs entscheidend. Caching kann die Serverantwortzeit um das 10- bis 100-fache verkürzen und die Last auf Datenbanken und externe APIs reduzieren. In diesem Artikel betrachten wir die wichtigsten Bibliotheken für die Arbeit mit Caches in C++: vom klassischen Redis bis hin zu eingebetteten Engines wie LevelDB und RocksDB.

1. Redis und Client-Bibliotheken für C++

Redis ist der beliebteste In-Memory-Key-Value-Store, der komplexe Datenstrukturen (Listen, Mengen, Hashes) unterstützt. Für C++ gibt es zwei Haupt-Clients:

hiredis – eine minimalistische C-Bibliothek (offiziell), die sich leicht über Wrapper in C++ integrieren lässt.
redis-plus-plus – eine moderne C++17-Bibliothek mit vollständiger Abdeckung der Redis-Befehle, Unterstützung für Verbindungspools, Pipeline und Transaktionen.

Beispiel mit hiredis (synchron)

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

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

    redisReply *reply = (redisReply*)redisCommand(c, "SET key hello");    freeReplyObject(reply);

    reply = (redisReply*)redisCommand(c, "GET key");    if (reply->type == REDIS_REPLY_STRING) {        std::cout << "GET key: " << reply->str << std::endl;    }    freeReplyObject(reply);    redisFree(c);    return 0;}

Beispiel mit redis-plus-plus (asynchron + Pool)

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

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

    // Setzen mit TTL (5 Sekunden)    redis.setex("user:42", 5, "John Doe");

    // Abrufen    auto val = redis.get("user:42");    if (val) {        std::cout << "Cached user: " << *val << std::endl;    } else {        std::cout << "Key expired or not found" << std::endl;    }    return 0;}

Vorteile von Redis: hohe Geschwindigkeit (Mikrosekunden), reichhaltiger Befehlssatz, Replikation, Clustering. Nachteile: verbraucht Arbeitsspeicher, erfordert einen separaten Server.

2. Memcached und libmemcached

Memcached ist ein einfacher verteilter Cache, der Daten nur im Arbeitsspeicher speichert. Für C++ wird die Bibliothek libmemcached (oder ihr C++-Wrapper libmemcachedutil) verwendet.

Beispiel mit libmemcached

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

int main() {    memcached_st *memc = memcached_create(nullptr);    memcached_server_add(memc, "127.0.0.1", 11211);

    const char *key = "session_token";    const char *value = "abc123";    memcached_return_t rc = memcached_set(memc, key, strlen(key),                                          value, strlen(value),                                          0, 0); // 0 - keine Kompression, 0 - TTL

    if (rc == MEMCACHED_SUCCESS) {        size_t value_length;        uint32_t flags;        char *result = memcached_get(memc, key, strlen(key),                                     &value_length, &flags, &rc);        if (rc == MEMCACHED_SUCCESS) {            std::cout << "Get: " << result << std::endl;            free(result);        }    }    memcached_free(memc);    return 0;}

Wann Memcached wählen: Wenn einfaches Caching ohne komplexe Datenstrukturen benötigt wird und maximale Leistung wichtig ist. Redis punktet mit Funktionalität, Memcached mit Einfachheit.