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2026-02-16 16:12:13PHP

Yac 实现原理

Yac（Yet Another Cache）是一个基于共享内存的 PHP 扩展，用于实现高性能的缓存功能。其核心实现原理主要基于共享内存和哈希表结构。

共享内存机制

Yac 使用共享内存（Shared Memory）作为缓存数据的存储介质，允许多个 PHP 进程共享同一块内存区域。共享内存的分配和管理通过系统调用（如 shmget、shmat）实现，避免了进程间通信的开销。

共享内存通过键值（key_t）标识，确保不同进程可以访问同一块内存。
内存分配大小在 Yac 初始化时通过配置参数（如 yac.shm_size）指定。
共享内存的生命周期与系统相关，即使 PHP 进程结束，共享内存中的数据仍可能保留。

哈希表结构

Yac 使用哈希表（Hash Table）存储键值对数据，通过哈希算法快速定位缓存项。

哈希表采用开放寻址法（Open Addressing）解决冲突。
哈希表的大小在初始化时固定，通常为 2 的幂次方，以提高哈希计算效率。
每个缓存项包含键、值、过期时间和哈希值等信息。

内存管理

Yac 通过内存分块（Slab Allocation）管理共享内存，减少内存碎片。

内存分为多个固定大小的块（Slab），每个块存储一个缓存项。
不同 Slab 大小用于存储不同大小的缓存数据，提高内存利用率。
内存分配和释放通过链表管理，避免频繁的系统调用。

过期机制

Yac 支持缓存项的过期时间（TTL），通过惰性删除（Lazy Expiration）和定期清理结合实现。

惰性删除：在访问缓存时检查是否过期，过期则删除。
定期清理：后台进程或特定触发条件下扫描并清理过期数据。

进程安全

Yac 通过信号量（Semaphore）或自旋锁（Spin Lock）实现多进程并发安全。

写操作加锁，确保同一时间只有一个进程修改共享内存。
读操作无锁，支持高并发读取。

性能优化

Yac 通过以下方式优化性能：

内存预分配：初始化时分配全部所需内存，避免运行时动态分配。
无序列化：直接存储 PHP 变量值，减少序列化/反序列化开销。
本地缓存：部分场景下结合本地内存缓存，减少共享内存访问。

核心代码逻辑

以下是 Yac 核心逻辑的简化实现（伪代码）：

// 初始化共享内存
shm_id = shmget(key, size, IPC_CREAT);
shm_addr = shmat(shm_id, NULL, 0);

// 哈希表操作
hash = hash_function(key);
slot = hash % table_size;
while (table[slot].key != NULL) {
    if (table[slot].key == key) {
        // 更新现有项
        break;
    }
    slot = (slot + 1) % table_size; // 开放寻址
}

// 写入缓存
table[slot].key = key;
table[slot].value = value;
table[slot].expire = time() + ttl;

// 读取缓存
if (table[slot].expire > time()) {
    return table[slot].value;
} else {
    // 惰性删除
    table[slot].key = NULL;
    return NULL;
}