Redis と Django を統合して高パフォーマンスのキャッシュを実現する

最新の Web アプリケーションでは、パフォーマンスと応答性が非常に重要です。トラフィックが増加するにつれて、効率的なデータ処理と迅速な応答時間に対する需要が高まります。 Redis と Django をキャッシュに使用すると、アプリケーションのパフォーマンスが大幅に向上します。この投稿では、Redis と Django の統合について説明し、Redis、SQL データベースと NoSQL データベース、キャッシュなどの中心的な概念と、これらの要素がバックエンド開発で重要な理由について説明します。

Redis とは何ですか?
Redis (Remote Dictionary Server) は、データベース、キャッシュ、メッセージ ブローカーとして使用できるオープンソースのメモリ内データ構造ストアです。データをディスクではなくメモリに保存するため、その速度が速いことで知られており、リアルタイムのデータ アクセスが必要なアプリケーションに最適です。

Redis の主な機能:

データの永続性: Redis はメモリ内ストレージをサポートしていますが、データをディスクに永続化することもできます。
データ型: Redis は、文字列、ハッシュ、リスト、セット、ソートされたセットなどの複数のデータ構造をサポートします。
アトミックな操作: Redis の操作はアトミックです。つまり、中断することなく完了するため、一貫性にとって重要です。
スケーラビリティ: Redis は分散環境で水平スケーリングのために使用でき、増加した負荷を効率的に処理できます。
キャッシュとは何ですか?
キャッシュはデータを一時的にメモリに保存し、将来のリクエストでより速く取得できるようにします。キャッシュは、ユーザー セッション データ、製品カタログ、頻繁な API 応答など、頻繁に変更されないデータに特に有益です。キャッシュを使用すると、データベース クエリの数が減り、応答時間が短縮されます。

キャッシュの種類:

データベース キャッシュ: 頻繁にアクセスされるデータベース クエリの結果をキャッシュに保存します。
ビューのキャッシュ: ビューのレンダリングされた HTML 全体をキャッシュします。
セッション キャッシュ: Redis を使用してセッション データを保存し、Web アプリケーションでのセッションの取得を高速化します。
SQL データベースと NoSQL データベース

SQL データベース
SQL (構造化照会言語) データベースはリレーショナルです。つまり、事前定義されたスキーマを使用してテーブルにデータを保存します。これらは ACID (原子性、一貫性、分離性、耐久性) 特性で知られており、データの信頼性を確保します。

例: PostgreSQL、MySQL、SQLite
最適な用途: 複雑なクエリ、トランザクション、構造化データを必要とするアプリケーション。

NoSQL データベース
NoSQL データベースは非リレーショナルであり、柔軟なスキーマを提供するため、大量の非構造化データまたは半構造化データを処理するのに最適です。 NoSQL データベースは、分散型の大規模環境でよく使用されます。

例: MongoDB、Cassandra、Redis
最適な用途: 高速操作、柔軟性、拡張性、および大量の非構造化データを処理する必要があるアプリケーション。
キャッシュのために Redis を Django と統合する
Redis を Django のキャッシュ フレームワークと統合する専用パッケージである django-redis のおかげで、Redis を Django のキャッシュ レイヤーとして使用するのは簡単です。

django-redis をインストールします

pip install django-redis

Django で Redis をキャッシュ バックエンドとして構成する

settings.py で、django-redis をキャッシュ バックエンドとして構成します。

CACHES = {
    'default': {
        'BACKEND': 'django_redis.cache.RedisCache',
        'LOCATION': 'redis://127.0.0.1:6379/1',
        'OPTIONS': {
            'CLIENT_CLASS': 'django_redis.client.DefaultClient',
        }
    }
}

Django での Redis キャッシュの使用

from django.core.cache import cache

# Set cache data
cache.set('key', 'value', timeout=60*15)  # 15 minutes

# Retrieve cache data
value = cache.get('key')

# Delete cache data
cache.delete('key')

ビューのキャッシュ

頻繁に変更されないページの場合は、ビュー全体をキャッシュできます。

from django.shortcuts import HttpResponse
from django.core.cache import cache

def cache_set_get(request): # Cache for 1 minutes
    cache.set('orange', '100', timeout=60) #Here "orange" is the key and "100" is the value
    value = cache.get('orange') 
    print(f'Orange: {value}')

    # cache.delete('orange')

    return HttpResponse(f'Orange value: {value}')

urls.py

from django.urls import path
from . import views
urlpatterns = [
    path('cache_set_get_/', views.cache_set_get_, name='cache_set_get')
]

Django で Redis を使用する理由
パフォーマンス: Redis は、頻繁にアクセスされるデータをメモリに保存することで、データベースの負荷を大幅に軽減します。
スケーラビリティ: Redis は水平方向に拡張して、より多くのリクエストを処理できます。
シンプルさ: Redis は Django と簡単に統合でき、コードを大幅に変更することなくキャッシュを追加する簡単な方法を提供します。
汎用性: Redis は複数のデータ構造をサポートしており、セッション、タスク キュー、リーダーボードなどに使用できます。
Redis は、Django の機能を強化し、高性能でスケーラブルなアプリケーションの構築を可能にする強力なツールです。 Redis キャッシュを活用すると、データベースの負荷が軽減され、応答時間が短縮され、ユーザー エクスペリエンスが向上します。キャッシュを初めて使用する場合でも、Django の高度な機能を探索する場合でも、Redis はツールキットへの貴重な追加機能です。

追加リソース
公式 Redis ドキュメント
Django Redis ドキュメント
Django のキャッシュについて理解する

読んでいただきありがとうございます….

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