使用 Amazon ElastiCache 针对高容量工作负载进行缓存

首先，请前往 AWS Cloud9 控制台。点击 Create environmen（创建环境）以启动 AWS Cloud9 环境创建向导。

在向导的第一页，为您的环境命名和提供描述。然后点击 Next step（下一步）。

在下一步中，您可以配置环境实例类型、平台和网络设置等环境设置。

在本教程中保留默认设置，因此滚动到底部并点击 Next step（下一步）。

最后一步显示您的设置以供审查。滚动到底部并点击 Create environment（创建环境）。

预配 AWS Cloud9 环境应当需要几分钟时间。如果系统正在创建环境，则会显示以下屏幕。

几分钟后，您应当会看到 AWS Cloud9 环境。如以下屏幕截图所示，AWS Cloud9 控制台有三个区域需要了解：

• 文件资源管理器：文件资源管理器位于 IDE 的左侧区域，会显示您目录中的文件列表。
• 文件编辑器：文件编辑器位于 IDE 的右上区域，您可以在其中查看和编辑在文件资源管理器中选择的文件。
• 终端：终端位于 IDE 的右下区域，您可以在其中运行用来执行代码示例的命令。

首先，前往 ElastiCache 控制台。点击 Create（创建）以启动数据库创建向导。

在 Cluster engine（集群引擎）设置中，选择 Redis。

在 Redis settings（Redis 设置）部分中，为 Redis 实例命名。然后将 Node type（节点类型）更改为 cache.t2.micro，将 Number of replicas（副本数量）更改为 0。在生产设置中，可以选择使用副本和更大的 Node type（节点类型）。

在 Advanced Redis settings（高级 Redis 设置）中，可以将前几个设置保留其默认选项。

在 Security（安全）部分中，记下附加到 Redis 实例的安全组。您将在创建集群后编辑此内容，以允许从 AWS Cloud9 实例访问 Redis。

系统将选择默认安全组，该组适合在本教程中使用。

其余部分保留默认设置即可。滚动到底部，然后点击 Create（创建）以创建 Redis 实例。

ElastiCache 开始创建您的 Redis 实例。实例在创建时，在 ElastiCache 中显示的 Status（状态）为 creating（正在创建）。

当 ElastiCache 实例就绪时，它的 Status（状态）为 available（可用）。

接下来，您需要允许从 AWS Cloud9 环境对 Redis 实例的安全组进行入站访问。这允许您连接到 Redis 实例。

前往 Amazon EC2 控制台上的 Security Groups（安全组）页面。您应当会看到用于 ElastiCache 实例的默认安全组，以及用于 AWS Cloud9 实例的安全组。

选择默认安全组以查看更多详细信息。

选择默认安全组后，您应当会看到有关该组的详细信息和入站规则。点击 Edit inbound rules（编辑入站规则）以编辑规则。

添加一个入站规则，以允许从 AWS Cloud9 实例到 Redis 实例的通信。规则的 Type（类型）应当为 Custom TCP（自定义 TCP），Port range（端口范围）应当为 6379。对于 Source（源），选择用于 AWS Cloud9 实例的安全组。

此时的操作界面应如下所示。

点击 Save rules（保存规则）保存新的入站安全组规则。

最后，测试从 AWS Cloud9 环境到 Redis 实例的连接。在 ElastiCache 控制台中，找到您的实例并展开详细信息。找到 Primary endpoint（主要端点）的值，然后复制该值。

通过在终端运行以下命令来设置 AWS Cloud9 环境中端点的值。

export REDIS_HOSTNAME=<yourPrimaryEndpoint>

请务必将 <yourPrimaryEndpoint> 替换为从 ElastiCache 控制台复制的主端点。

使用名为 test_connection.py 的脚本来测试您是否可以连接到 Redis。该脚本的内容如下所示。

import os

import redis

HOST = os.environ["REDIS_HOSTNAME"].replace(":6379", "")

r = redis.Redis(host=HOST)

r.ping()

print("Connected to Redis!")

该脚本使用 Python 的 Redis 库连接到 Redis。它在终端使用您为 REDIS_HOSTNAME 环境中设置的主机名来初始化与 Redis 的连接。随后，它将针对 Redis 服务器运行 PING 命令。如果连接成功，应当会在控制台上看到一个指示您可以连接的输出结果。如果您看到异常，请查看上述步骤，以确保正确设置环境变量并允许来自 AWS Cloud9 环境的入站访问。

from dynamodb import fetch_restaurant_summary_from_database
from cache import fetch_restaurant_summary_from_cache, store_restaurant_summary_in_cache


def fetch_restaurant_summary(restaurant_name):
    restaurant = fetch_restaurant_summary_from_cache(restaurant_name)
    if restaurant:
        print("Using cached result!")
        return restaurant

    restaurant = fetch_restaurant_summary_from_database(restaurant_name)
    store_restaurant_summary_in_cache(restaurant)

    print("Using uncached result!")

    return restaurant


restaurant = fetch_restaurant_summary("The Vineyard")

print(restaurant)
for review in restaurant.reviews:
    print(review)

此文件包括一个名为 fetch_restaurant_summary 的函数，该函数与应用程序中的函数相似。该函数提取餐厅名称并执行以下操作：

1. 它检查 Redis 缓存中是否存在餐厅摘要。如果缓存中存在数据，则该函数会将此数据返回给用户。
2. 如果缓存中不存在数据，则该函数会从 DynamoDB 检索餐厅摘要。此处使用的代码与 DynamoDB 课程中用来处理提取餐厅摘要访问模式的代码相似。
3. 从 DynamoDB 收到结果后，该函数将结果缓存在 Redis 中以供将来的请求使用。
4. 摘要将返回给用户。

一个名为 cache.py 的文件，其中包含与 Redis 缓存进行交互的代码。在文件编辑器中打开此文件。其内容应如下所示。

from entities import Restaurant, Review

import json
import os

import redis

HOST = os.environ["REDIS_HOSTNAME"].replace(":6379", "")

r = redis.Redis(host=HOST)


class ObjectEncoder(json.JSONEncoder):
    def default(self, o):
        return o.__dict__


def store_restaurant_summary_in_cache(restaurant):
    key = restaurant.name
    r.set(key, json.dumps(restaurant, cls=ObjectEncoder), ex=900)

    return True


def fetch_restaurant_summary_from_cache(restaurant_name):
    response = r.get(restaurant_name)
    if response:
        data = json.loads(response)
        restaurant = Restaurant(data)
        restaurant.reviews = [Review(review) for review in data["reviews"]]
        return restaurant
    return None

这里有两个函数。第一个函数用来在 Redis 中存储餐厅摘要。它使用餐厅名称作为 Redis 中的键名称，并将餐厅摘要转换为 JSON 字符串。然后它使用 Redis SET 命令设置 Redis 中字符串键的值。执行此操作时，它使用生存时间 (TTL) 值 900，即该值会在 15 分钟后过期。这有助于确保您的数据不会变得过时。

第二个函数负责从 Redis 检索餐厅摘要。它获取餐厅名称并执行 Redis GET 命令以检索餐厅评级值。然后它解析数据，将其重构为应用程序中的对象，并返回结果。

您可以通过在终端运行以下命令来测试缓存的使用情况。

python fetch_restaurant_summary.py

第一次运行该命令时，您应当会看到以下输出结果。

$ python fetch_restaurant_summary.py
Using uncached result!
Restaurant<The Vineyard -- Fine Dining>
Review<The Vineyard -- markmartin (2020-05-24T11:59:44)>
Review<The Vineyard -- kgraham (2020-05-14T15:01:52)>
Review<The Vineyard -- ewilliams (2020-05-13T02:36:30)>
Review<The Vineyard -- hannah21 (2020-05-04T03:44:26)>
Review<The Vineyard -- john97 (2020-04-27T20:45:52)>

请注意，该脚本指示它在列显餐厅和评论之前使用的是未缓存的结果。

再次运行该脚本以测试缓存行为。

python fetch_restaurant_summary.py

这次您应当会看到以下输出结果。

$ python fetch_restaurant_summary.py
Using cached result!
Restaurant<The Vineyard -- Fine Dining>
Review<The Vineyard -- markmartin (2020-05-24T11:59:44)>
Review<The Vineyard -- kgraham (2020-05-14T15:01:52)>
Review<The Vineyard -- ewilliams (2020-05-13T02:36:30)>
Review<The Vineyard -- hannah21 (2020-05-04T03:44:26)>
Review<The Vineyard -- john97 (2020-04-27T20:45:52)>

您可以看到脚本指示这次它使用的是缓存的结果。不过，输出结果仍然与最初从 DynamoDB 提取的内容相同。根据为密钥设置的 TTL（过期时间为 900 秒），在接下来的 15 分钟内，这些结果将保留在您的 Redis 实例中，以便快速提供缓存结果。

首先，删除 ElastiCache 实例。前往 ElastiCache 控制台。找到您为该模块创建的 ElastiCache 实例，选中与该实例相对应的复选框。然后点击 Delete（删除）以删除该实例。

在确认窗口中，拒绝用来为 Redis 实例创建最终备份的选项，然后点击 Delete（删除）。

另外，您还需要删除 AWS Cloud9 开发环境。

为此，请前往 AWS Cloud9 控制台。选择您为本教程创建的环境，然后点击 Delete（删除）。