Caché

Un caché es una recopilación de datos procesados que se mantiene a mano y se reutiliza para evitar costosas consultas repetidas en la base de datos. Totara 2.4 vio la implementación de MUC, el Moodle Universal Cache. Este nuevo sistema permite que ciertas funciones de Totara (p. ej., recuperación de cadena) aprovechen diferentes servicios de caché instalados (p. ej., archivos, ram, Memcached).

En futuras versiones de Totara, continuaremos ampliando la cantidad de funciones de Totara que utilizan MUC, que continuarán mejorando el rendimiento, pero ya puede comenzar a usarla para mejorar su sitio.

También es posible que desee consultar nuestra documentación de Caching para desarrolladores para obtener asesoramiento sobre cómo optimizar el rendimiento con el almacenamiento en caché. 

Un enfoque general para las pruebas de desempeño

Esta es la estrategia general que debe tomar:

1. Cree un entorno de prueba que esté lo más cerca posible de su instancia de producción real (p. ej., hardware, software, redes, etc.).
2. Asegúrese de eliminar tantas variables no controladas como pueda de este entorno (p. ej., otros servicios).
3. Utilice una herramienta para colocar una carga realista, pero simulada y repetible en su servidor (p. ej., jmeter o selenio).
4. Decida una forma de medir el rendimiento del servidor capturando datos (ram, carga, tiempo tomado, etc.).
5. Ejecute su carga y mida un resultado de desempeño de referencia.
6. Cambie una variable a la vez y vuelva a ejecutar la carga para ver si el rendimiento mejora o empeora. Repita según sea necesario.
7. Cuando descubra configuraciones que resulten en una mejora consistente del desempeño, aplíquelas en su sitio de producción.

Configuración de caché en Totara

Desde Totara 2.4, Totara ha proporcionado un marco de plugin de caché para brindar a los administradores la capacidad de controlar dónde Totara almacena los datos en caché. Para la mayoría de los sitios de Totara, la configuración predeterminada debe ser suficiente y no es necesario cambiar la configuración. Para sitios Totara más grandes con múltiples servidores, es posible que los administradores deseen usar Memcached, MongoDB u otros sistemas para almacenar datos de caché. La pantalla del complemento de caché proporciona a los administradores la capacidad de configurar qué datos de caché se almacenan en el lugar.

El almacenamiento en caché en Totara está controlado por lo que se conoce como el caché universal de Moodle, comúnmente conocido como MUC.

Este documento explica brevemente qué es MUC antes de proceder a detallar los conceptos y las opciones de configuración que ofrece.

Los conceptos básicos de caché en Totara

El almacenamiento en caché en Totara no es tan complejo como aparece por primera vez. Un poco de conocimiento de fondo ayudará mucho a comprender cómo funciona la configuración de caché.

Tipos de caché

Existen tres tipos básicos (a veces denominados modos) de cachés en Totara. Estos son:

Tipos de caché y sistemas de múltiples servidores

Si tiene un sistema con varios servidores web front-end, la caché de la aplicación debe compartirse entre los servidores. En otras palabras, no puede usar el almacenamiento local rápido para la memoria caché de la aplicación, pero debe usar almacenamiento compartido o alguna otra forma de memoria caché compartida, como un Memcache compartido.

Lo mismo se aplica a la memoria caché de sesión a menos que utilice un mecanismo de sesiones adhesivas para garantizar que dentro de una sesión, los usuarios siempre accedan al mismo servidor front-end.

Extremos traseros de caché

Los backends de caché son donde se almacenan los datos. Estos incluyen cosas como el sistema de archivos, la sesión de PHP, Memcached y la memoria.

De manera predeterminada, solo se utilizan el sistema de archivos, la sesión PHP y la memoria dentro de Totara.

No es necesario que un sitio tenga acceso a otros sistemas como Memcached. En cambio, eso es algo que usted es responsable de instalar y configurar. 

Cuando se mencionan los back-ends de caché, piense en sistemas fuera de Totara que pueden utilizarse para almacenar datos, como el servidor MongoDB, el servidor Memcache y aplicaciones de servidor similares.

Almacenes de caché

Las tiendas de caché son un tipo de complemento dentro de Totara. Facilitan la conexión de Totara con los back-ends de caché analizados anteriormente.

Totara envía con los tres incumplimientos mencionados anteriormente, así como Memcache, Memcached y MongoDB.

El código de estos se encuentra dentro de la caché/tiendas en la raíz de directorio de Totara.

Dentro de Totara, puede configurar tantas tiendas de caché como su arquitectura lo requiera. Si tiene varios servidores de Memcache, por ejemplo, puede crear una instancia de almacenamiento en caché para cada uno.

Totara de forma predeterminada contiene tres instancias de almacenamiento en caché que se utilizan cuando no ha realizado ninguna otra configuración.

• Se crea una instancia de almacenamiento de archivos que se utiliza para todas las cachés de aplicaciones (los datos se almacenan en el directorio de datos de su sitio).
• Se crea una instancia de almacenamiento de sesión que se utiliza para todas las cachés de sesión (los datos se almacenan en la sesión de PHP, que de manera predeterminada se almacena en su base de datos)
• Se crea una instancia de almacenamiento de memoria estática que se utiliza para todos los tipos de caché de solicitud (los datos existen en la memoria solo durante la vida útil de una solicitud)

Cómo funcionan las cachés en el código

Los cachés se crean en código y son utilizados por el desarrollador para almacenar los datos que ve una necesidad de caché. 

El desarrollador no tiene ninguna opinión sobre dónde se almacenan los datos en caché. Deben especificar la siguiente información al crear una memoria caché para usar.

• El tipo de caché que requieren
• El área de código a la que pertenecerá esta memoria caché (la API, si lo hace)
• El nombre de la memoria caché, algo que componen para describir en una palabra qué almacena la memoria caché

Existen varios requisitos y configuraciones opcionales que también pueden especificar. Sin embargo, es importante destacar que no pueden elegir qué backend de caché usar, solo pueden elegir el tipo de caché que desean de los tres detallados anteriormente.

Cómo se une

Esto se describe mejor en relación con los roles desempeñados en una organización.

• El administrador del sistema instala los back-ends de caché que desea utilizar. Memcache, XCache, APC, etc. Totara no lo sabe, están fuera del alcance de Totara y son responsabilidad exclusiva del administrador del sistema.
• El administrador del sitio de Totara crea una instancia de almacenamiento en caché en Totara para cada back-end que el sitio utilizará. Puede haber una o más instancias de almacenamiento en caché para cada back-end. Algunos backends como Memcached tienen configuraciones para crear espacios separados dentro de un back-end.
• El desarrollador ha creado cachés en el código y las está usando para almacenar datos. No saben nada sobre cómo usarás tus cachés, solo crean un caché y le dicen a Totara qué tipo es mejor para él.
• El administrador del sitio de Totara crea una asignación entre una instancia de almacenamiento en caché y una caché. Esa asignación le indica a Totara que utilice el back-end que especifique para almacenar los datos que el desarrollador desea almacenar en caché.

Además de eso, puede llevar las cosas aún más lejos.

• Puede asignar muchas cachés a una sola instancia de almacenamiento en caché
• Puede asignar varias instancias de almacenamiento en caché a una sola caché con prioridad (primaria ... final)
• Puede asignar una instancia de almacenamiento en caché para que sea el almacenamiento predeterminado utilizado para todas las cachés de un tipo específico que de otro modo no tienen asignaciones específicas

Si esta es la primera vez que lee sobre la MUC, probablemente suene bastante complejo, pero no se preocupe, se analizará con más detalle mientras trabajamos en cómo configurar el almacenamiento en caché en Totara.

Conceptos avanzados

Estos conceptos son cosas que la mayoría de los sitios no necesitarán saber o por las que no se preocuparán.

Solo debe comenzar a buscar aquí si busca maximizar el rendimiento en sitios grandes que se ejecutan sobre servicios agrupados con back-ends de caché compartido, o en arquitectura multisitio nuevamente donde se comparte información entre sitios.

Bloqueando

La idea de bloquear no es nada nuevo, es el proceso de controlar el acceso para evitar problemas de concurrencia.

MUC tiene un segundo tipo de complemento, un complemento de bloqueo de caché que se utiliza cuando los cachés lo requieren. Hasta la fecha, no se han requerido cachés. Un caché por naturaleza es volátil y cualquier información que sea absolutamente crítica para la misión debe ser un almacenamiento de datos más permanente, probablemente la base de datos.

No obstante, existe un sistema de bloqueo que las definiciones de caché pueden requerir dentro de sus opciones y que se aplicará al interactuar con una instancia de almacenamiento en caché.

Compartiendo

Cada bit de datos que se almacena dentro de una memoria caché tiene una clave única calculada asociada.

De manera predeterminada, parte de esa clave es el identificador del sitio que hace que cualquier contenido almacenado en la memoria caché sea específico del sitio que lo almacenó. Para la mayoría de los sitios, esto es exactamente lo que desea.

Sin embargo, en algunas situaciones, es beneficioso permitir que varios sitios, o sitios vinculados de alguna manera, compartan datos en caché.

Por supuesto, no todos los cachés pueden compartirse; sin embargo, algunos ciertamente pueden hacerlo y, al compartirlos, puede reducir aún más la carga y aumentar el rendimiento al maximizar el uso de recursos.

Esta es una función avanzada; si elige configurar el uso compartido, hágalo con cuidado.

Para hacer uso del uso compartido, primero debe configurar instancias idénticas de almacenamiento en caché en los sitios en los que desea compartir información y, luego, en cada sitio, establecer el uso compartido para el caché en el mismo valor.

Las opciones de configuración disponibles son las siguientes:

• Sitios con el mismo ID de sitio: este es el predeterminado, permite que los sitios con el mismo ID de sitio compartan información en caché. Es el más restrictivo, pero funcionará para todos los cachés. Todas las demás opciones conllevan un elemento de riesgo en el que debe asegurarse de que la información en la memoria caché se aplique a todos los sitios a los que accederá.
• Sitios que ejecutan la misma versión: Todos los sitios que acceden al back-end que tienen la misma versión de Totara pueden compartir la información que esta memoria caché ha almacenado en el almacén de memoria caché.
• Clave personalizada: Para esto, ingrese manualmente una clave para compartir. Luego, debe ingresar exactamente la misma clave en los otros sitios en los que desea compartir información.
• Todos: Los datos almacenados en caché son accesibles para todos los demás sitios que acceden a los datos. Esta opción coloca la pelota completamente en la cancha del administrador de Totara.

Por ejemplo, si tenía varios sitios de Totara que ejecutaban la misma versión en un servidor con APC instalado, podría decidir asignar la caché de idioma a la tienda APC y configurar el uso compartido para todos los sitios que ejecutaban la misma versión.

La memoria caché de idioma para los sitios en la misma versión es segura para compartir en muchas situaciones, se utiliza prácticamente en todas las páginas y APC es extremadamente rápido. Estos tres puntos pueden dar como resultado un pequeño aumento del rendimiento para sus sitios.

Es importante considerar con la memoria caché de idioma que al compartirla entre los sitios también se compartirán las personalizaciones de idioma.

Ajustes de configuración de caché

La configuración de caché proporciona enlaces a todas las acciones que puede realizar para configurar el caché para los requisitos de su sitio.

Acceso a la pantalla de configuración de caché

Solo los usuarios con la capacidad site:config pueden acceder a la pantalla de configuración de caché. De manera predeterminada, solo son administradores.

Una vez que haya iniciado sesión, la pantalla de configuración se puede encontrar en el menú de acceso rápido > Configuración de > caché de > complementos.

Almacenes de caché instalados

Esto le muestra una lista de complementos de almacenamiento en caché que ha instalado.

Para cada complemento, puede ver rápidamente si está listo para ser utilizado (se han cumplido todos los requisitos de PHP), cuántas instancias de tienda ya existen en este sitio, los tipos de caché para los que se puede utilizar esta tienda, qué funciones admite (avanzado) y cualquier acción que pueda realizar en relación con esta tienda.

 La caché de sesión y la caché de solicitud estática no admiten tener varias instancias.

Aquí obtiene una lista de las instancias de almacenamiento en caché en este sitio.

Definiciones de caché conocidas

La idea de una definición de caché aún no se ha analizado aquí. Es algo controlado por el desarrollador. Cuando crean una caché, pueden hacerlo de dos maneras, la primera es mediante la creación de una definición de caché.

Esto es esencialmente contarle a Totara sobre la memoria caché que han creado. La segunda forma es crear una caché Adhoc. Siempre se alienta a los desarrolladores a usar el primer método. El administrador solo puede asignar y configurar cachés con una definición. Los cachés ad hoc utilizarán solo la configuración predeterminada. 

Por lo general, los cachés Adhoc solo se permiten en situaciones en las que el caché es pequeño y configurarlo más allá de los valores predeterminados no proporcionaría ningún beneficio a los administradores.

Para cada caché que se muestra aquí, obtiene la siguiente información:

También encontrará en la parte inferior de esta tabla un enlace titulado Volver a escanear definiciones. Al hacer clic en este enlace, Totara se apagará y verificará todos los componentes centrales y los complementos instalados en busca de cambios en las definiciones de caché.

Esto sucede de manera predeterminada durante una actualización y si se encuentra una nueva definición de caché. Sin embargo, si se encuentra buscando una caché que no está allí, puede valer la pena intentarlo.

También es útil para los desarrolladores, ya que les permite aplicar cambios rápidamente cuando trabajan con cachés. Es útil cuando se modifican las definiciones de caché para encontrar lo que funciona mejor.

Resumen de instancias de bloqueo de caché

Como se mencionó anteriormente, el bloqueo de caché es un concepto avanzado en MUC.

La tabla aquí muestra la información sobre los mecanismos de bloqueo configurados disponibles para MUC. De manera predeterminada, solo hay un único mecanismo de bloqueo disponible, el bloqueo de archivos. En la actualidad, no hay cachés que hagan uso de esto. 

Cuando no hay mapeo presente

Esta tabla muestra rápidamente qué instancias de almacenamiento en caché se utilizarán para tipos de caché si no hay asignaciones específicas implementadas.

Para simplificar eso, esto muestra los almacenes de caché predeterminados para cada tipo.

En la parte inferior, notará que hay un enlace Editar asignaciones que lo lleva a una página donde puede configurar esto.

Caché de archivos

Al crear una caché de archivos, hay de hecho solo un parámetro requerido, el nombre de la tienda. El nombre de almacenamiento se utiliza para identificar la instancia de almacenamiento de archivos en la interfaz de configuración y debe ser único para el sitio. Puede ser cualquier cosa que desee, pero le aconsejaríamos que lo haga algo que describa su uso previsto del almacén de archivos.

Se pueden especificar las siguientes propiedades, personalizando dónde se ubicará la caché de archivos y cómo funciona.

El almacenamiento en caché de archivos es el almacenamiento predeterminado que se utiliza para las cachés de aplicaciones y, de manera predeterminada, el directorio de datos del sitio se utiliza para la caché. El acceso a archivos puede ser un recurso gravable en tiempos de mayor carga y las siguientes son algunas ideas sobre la configuración de almacenes de archivos alternativos para mejorar el rendimiento.

• Verifique si hay un sistema de archivos más rápido disponible para usar en su servidor. Quizás tenga una SSD instalada pero no la esté usando para su directorio de datos del sitio porque el espacio es una prima. Debe considerar crear un directorio o una pequeña partición en su SSD y crear un almacén de archivos para usarlo en lugar de su directorio de datos de Totara.
    
• Si no tiene una unidad más rápida disponible para usar, tiene mucho espacio libre. Algo que puede valer la pena dar una foto sería crear una pequeña partición en la unidad que tiene instalada que utiliza un sistema de archivos orientado al rendimiento. Muchas instalaciones de Linux en estos días, por ejemplo, utilizan EXT4, un buen sistema de archivos, pero uno que tiene gastos generales debido a cosas como el diario.
    
• Crear una partición y usar un sistema de archivos que se ha optimizado para el rendimiento puede darle ese pequeño impulso que está buscando. Recuerde que las memorias caché están diseñadas para ser volátiles y elegir un sistema de archivos para una memoria caché es una decisión diferente de elegir un sistema de archivos para su servidor.
    
• Finalmente, si está listo para ir a longitudes y tiene una gran cantidad de memoria en su servidor, podría considerar crear un ramdisco/tmpfs y señalar un almacén de archivos a eso. Basándose puramente en la memoria, es volátil exactamente como lo es la caché, y el rendimiento del sistema de archivos no va a mejorar mucho más que esto.

Sea lo que sea que elija, recuerde probarlo repetidamente. Asegúrese de la decisión que tome.

Memcache

Antes de poder agregar una instancia de almacenamiento de Memcache, primero debe tener un servidor Memcached al que pueda acceder y tener la extensión PHP de Memcache instalada y habilitada en su servidor web.

Al igual que el almacén de archivos, debe proporcionar el nombre de la tienda. Se utiliza para identificar la instancia de almacenamiento en la interfaz de configuración y debe ser única para el sitio.

Para una tienda de Memcache, también debe ingresar el servidor de Memcache o los servidores que desea que utilice. Los servidores deben agregarse uno por línea y cada línea puede contener de una a tres propiedades separadas por dos puntos.

• La dirección URL o IP del servidor (obligatorio).
• El puerto en el que está escuchando el servidor (opcional).
• El peso para dar este servidor (opcional).

Por ejemplo, si tuviera dos instancias de Memcached ejecutándose en su servidor, una configurada para el puerto predeterminado y una configurada para 11212, utilizaría lo siguiente:

127.0.0.1

127.0.0.1:11212

Opcionalmente, también puede especificar un prefijo clave para usar. Lo que ingrese aquí estará prefijado a todas las claves antes de acceder al servidor y puede utilizarse para particionar eficazmente el espacio de Memcache de una manera reconocible. Esto puede ser útil si tiene una herramienta de gestión para su servidor Memcached que utiliza para inspeccionar lo que se almacena allí.

Memcached

Al igual que la tienda Memcache, primero debe tener un servidor Memcached al que pueda acceder y tener la extensión PHP Memcached instalada y habilitada en su servidor.

Además, al igual que la tienda Memcache, hay dos parámetros requeridos para configurar una tienda Memcached, el nombre de la tienda y el servidor. También hay varios parámetros opcionales que puede configurar al crear una tienda Memcached.

127.0.0.1

127.0.0.1:11212

MongoDB

MongoDB es una base de datos NoSQL orientada a documentos de código abierto. Visite su sitio web www.mongodb.org para obtener más información.

Redis

Redis es un almacén de estructura de datos en memoria de código abierto que se puede utilizar para almacenamiento en caché o como base de datos. Puede obtener más información en el sitio web de Redis. 

Uso del serializador igbinario 

El serializador igbinario almacena estructuras de datos en forma binaria compacta y los ahorros pueden ser significativos para almacenar datos serializados.

El serializador igbinar no forma parte de una distribución PHP estándar, pero puede instalarse opcionalmente. Puede obtenerlo de GitHub o PECL.

Almacenamiento en caché de rediseño

Cuando se instala el igbinario, puede elegir el serializador al configurar el almacenamiento en caché de Redis. Se predetermina al serializador PHP estándar, pero se puede cambiar al igbinario.

Almacenamiento en caché estático

El almacén de caché estático utiliza automáticamente el serializador igbinario cuando está instalado. No hay ninguna opción de configuración para activarla o desactivarla.

Controlador de sesión de rediseño

Si el igbinario está instalado y $CFG->session_redis_serializer_use_igbinary está configurado como verdadero, el controlador de sesión de Redis utiliza el igbinario para serializar los datos.

Instancias de tienda únicas frente a múltiples

Si se asigna una sola instancia de almacenamiento a la memoria caché, ocurre lo siguiente:

• Obtener datos de la memoria caché Totara le pide a la memoria caché que obtenga los datos. 
• La caché intenta obtenerla de la tienda. 
• Si la tienda lo tiene, se lo entrega a la memoria caché y la memoria caché se lo entrega a Totara para que pueda usar los datos. 
• Si la tienda no lo tiene, se devuelve un error y Totara tendrá que generar los datos y lo más probable es que los envíe a la caché.
• Al almacenar datos en la caché, Totara le pedirá a la caché que almacene algunos datos, y la caché se los entregará a la caché.

Si se asignan varias instancias de almacenamiento a la memoria caché, ocurre lo siguiente:

• Obtener datos de una tienda Totara le pide al caché que obtenga los datos.
• La caché intenta obtenerla de la primera tienda. 
• Si la primera tienda lo tiene, devuelve los datos al caché y el caché lo devuelve a Totara. 
• Si la primera tienda no tiene los datos, entonces intenta obtener los datos de la segunda tienda. 
• Si la segunda tienda lo tiene, lo devuelve a la primera tienda que luego lo almacena antes de devolverlo a la memoria caché. 
• Si no lo hace, se utiliza la siguiente tienda. 
• Esto continúa hasta que se encuentren los datos o hasta que no haya más tiendas para verificar.
• Al almacenar datos en la caché, Totara le pedirá a la caché que almacene algunos datos, la caché se los entregará a cada almacén de caché asignado para su almacenamiento.

La principal ventaja de asignar múltiples tiendas es que puede introducir redundancia de caché. Por supuesto, esto introduce una sobrecarga, por lo que solo debe utilizarse cuando sea realmente necesario. El siguiente es un ejemplo de cuándo mapear múltiples tiendas puede proporcionar una ventaja.

Escenario

Problema: tiene un servidor web que tiene un sitio de Totara, así como otros sitios. También tiene un servidor Memcache que es utilizado por varios sitios, incluido Totara. Memcache tiene una memoria caché de tamaño limitado que, cuando está llena y se le solicita que almacene más información, libera espacio al eliminar las entradas de memoria caché menos utilizadas. Desea usar Memcache para su sitio de Totara porque es rápido; sin embargo, sabe que puede introducir más fallas de caché porque es un servidor de Memcache muy utilizado.

Solución: Para solucionar esto, asigna dos tiendas a cachés que desea utilizar Memcache. Usted convierte a Memcache en el almacén principal y hace que el almacén de archivos predeterminado sea el almacén de caché final.

Explicación: Al hacer esto, has creado redundancia cuando se solicita algo que Totara primero intenta obtenerlo de Memcache (la tienda más rápida) y, si no está allí, procede a verificar la caché de archivos.

Solo un par de puntos de interés más:

• Mapear múltiples cachés introducirá gastos generales, mientras más cachés mapeen, más gastos generales.
• Considere las tiendas de caché a las que está asignando, si los datos permanecen allí una vez configurados, entonces no hay ningún punto de asignación de más tiendas después de ellas. Esta técnica es principalmente valiosa en situaciones en las que no se garantiza que los datos permanezcan después de ser establecidos.
• Siempre pruebe su configuración. Habilite la visualización de la información de rendimiento y luego observe qué tiendas se utilizan al interactuar con Totara de manera tal que active la memoria caché.