為了程式效率，通常會利用記憶體存取速度遠高於磁碟讀取的特性，把常用但不常變動資料放在記憶體中，提升取用資料的速度。ASP.NET Core 有提供好用的快取機制，不用自己實作控制資料的快取物件。
本篇將介紹 ASP.NET Core 的本機快取及分散式快取，並用使用分散式快取實作 Redis Session，避免 Web Application 重啟後，用戶要重新登入。

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John Wu's Blog - [鐵人賽 Day20] ASP.NET Core 2 系列 - 快取機制及 Redis Session

本機快取

本機快取是比較基本的資料快取方式，將資料存在 Web Application 的記憶體中。
如果是單一站台架構，沒有要同步快取資料，用本機快取應該都能滿足需求。

使用本機快取的方式很簡單，只要在 Startup.ConfigureServices 呼叫 AddMemoryCache，就能透過注入 IMemoryCache 使用本機快取。如下：

Startup.cs

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddMemoryCache();
        // ...
    }
    //...
}

Controllers\HomeController.cs

using Microsoft.Extensions.Caching.Memory;
//...
public class HomeController : Controller
{
    private static IMemoryCache _memoryCache;

    public HomeController(IMemoryCache memoryCache)
    {
        _memoryCache = memoryCache;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        _memoryCache.Set("Sample", new UserModel()
        {
            Id = 1,
            Name = "John"
        });
        var model = _memoryCache.Get<UserModel>("Sample");
        return View(model);
    }
}

用 Get/Set 方法，就可以透過 Key 做為取值的識別，存放任何型別的資料。

分散式快取

當 ASP.NET Core 網站有橫向擴充，架設多個站台需求時，分散式快取就是一個很好的同步快取資料解決方案。
基本上就是 NoSQL 的概念，把分散式快取的資料位置，指向外部的儲存空間，如：SQL Server、Redis 等等。只要繼承 IDistributedCache，就可以被當作分散式快取的服務使用。

本機快取及分散式快取架構，如圖：

在 Startup.ConfigureServices 注入 IDistributedCache 使用分散式快取。如下：

Startup.cs

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.AddDistributedMemoryCache();
        // ...
    }
    //...
}

• AddDistributedMemoryCache
  是透過實作分散式快取的介面 IDistributedCache，將資料存於本機記憶體中。

Controllers\HomeController.cs

using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed;
//...
public class HomeController : Controller
{
    private static IDistributedCache _distributedCache;

    public HomeController(IDistributedCache distributedCache)
    {
        _distributedCache = distributedCache;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        _distributedCache.Set("Sample", ObjectToByteArray(new UserModel()
        {
            Id = 1,
            Name = "John"
        }));
        var model = ByteArrayToObject<UserModel>(_distributedCache.Get("Sample"));
        return View(model);
    }

    private byte[] ObjectToByteArray(object obj)
    {
        var binaryFormatter = new BinaryFormatter();
        using (var memoryStream = new MemoryStream())
        {
            binaryFormatter.Serialize(memoryStream, obj);
            return memoryStream.ToArray();
        }
    }

    private T ByteArrayToObject<T>(byte[] bytes)
    {
        using (var memoryStream = new MemoryStream())
        {
            var binaryFormatter = new BinaryFormatter();
            memoryStream.Write(bytes, 0, bytes.Length);
            memoryStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
            var obj = binaryFormatter.Deserialize(memoryStream);
            return (T)obj;
        }
    }
}

IDistributedCache 的 Get/Set 不像 IMemoryCache 可以存取任意型別，IDistributedCache 的 Get/Set 只能存取 byte[] 型別，如果要將物件存入分散式快取，就必須將物件轉換成 byte[] 型別，或轉成字串型別用 GetString/SetString 存取於分散式快取。

如果要將物件透過 MemoryStream 序列化，記得在物件加上 [Serializable]。

Redis Session

[Day11] ASP.NET Core 2 系列 - Cookies & Session 有用到 AddDistributedMemoryCache，由於 Session 的儲存位置是依賴分散式快取，但沒有外部分散式快取可用，所以用繼承 IDistributedCache 的本機分散式快取頂著。

安裝套件

如果要在 ASP.NET Core 中使用的 Redis Cache，可以安裝 Microsoft 提供的套件 Microsoft.Extensions.Caching.Redis.Core。
透過 .NET Core CLI 在專案資料夾執行安裝指令：

dotnet add package Microsoft.Extensions.Caching.Redis.Core

設定 Redis Cache

安裝完成後，將 Startup.ConfigureServices 註冊的分散式快取服務，從 AddDistributedMemoryCache 改成 AddDistributedRedisCache。如下：

Startup.cs

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        //services.AddDistributedMemoryCache();
        services.AddDistributedRedisCache(options =>
            {
                // Redis Server 的 IP 跟 Port
                options.Configuration = "192.168.99.100:6379";
            });
        // ...
    }
    //...
}

這樣就完成將分散式快取指向 Redis Cache，Session 的註冊方式同 [Day11] 。
只要設定 AddDistributedRedisCache 就可以使用 Redis Session 了，輕鬆簡單。

ASP.NET MVC 比較

ASP.NET Core 的 Redis Session 跟 ASP.NET MVC 普遍用的 StackExchange.Redis 的運行方式有很大的差異。

• ASP.NET MVC Redis Session
  StackExchange.Redis 在使用 Redis 時，是把 Website 的 Session 備份到 Redis，讀取還是在 Website 的記憶體，寫入的話會再度備份到 Redis。
  也就是說 Session 會存在於 Website 及 Redis Cache 中，HA 的概念。
  可以試著把 Redis Cache 中 Session 清掉，當使用者下一個 Requset 來的時候，又會重新出現在 Redis Cache 中。
  運行方式如下圖：
  

• ASP.NET Core Redis Session
  IDistributedCache 運作方式變成 Session 直接在 Redis Cache 存取，如果把 Redis Cache 中 Session 清掉，當使用者下一個 Requset 來的時候，就會發現 Session 被清空了。
  運行方式如下圖：
  

參考

In-memory caching in ASP.NET Core
Working with a distributed cache in ASP.NET Core