进程缓存与共享缓存

Snet 为设备数据提供两种缓存策略：进程内内存缓存和共享内存映射文件缓存。

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缓存类型

缓存	类	后端	作用域	持久性
进程缓存	ProcessCacheOperate	MemoryCache	单个进程	重启后丢失
共享缓存	ShareCacheOperate	MemoryMappedFile	跨进程	重启后保留

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ProcessCacheOperate（内存缓存）

使用 Microsoft.Extensions.Caching.Memory.MemoryCache 的进程内缓存。最快的选项，零 IPC 开销。

何时使用

• 单个进程访问缓存数据
• 可以重建的短生命周期数据
• 需要最大读取性能

自 26.250.1 起，构造函数在 basics 为 null 时抛 ArgumentNullException，在 AbsoluteExpiration 或 SlidingExpiration 小于等于 0 时抛 ArgumentOutOfRangeException。SetCacheAsync / GetCacheAsync / RemoveCacheAsync 在键为空时抛 ArgumentException，释放后的任何操作抛 ObjectDisposedException。Dispose 直接释放底层 MemoryCache（不再清空）。

示例

// 创建或获取单例实例
var basics = new ProcessCacheData
{
    AbsoluteExpiration = 60,  // 绝对过期时间（分钟）
    SlidingExpiration = 20    // 滑动过期时间（分钟）
};
var cache = await ProcessCacheOperate.InstanceAsync(basics);

// 存储一个值
await cache.SetCacheAsync("key", myValue);

// 检索
var result = await cache.GetCacheAsync<MyType>("key");
if (result.Status)
    Console.WriteLine($"缓存命中: {result.ResultData}");

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ShareCacheOperate（内存映射文件）

通过 Windows MemoryMappedFile（Windows）或 Linux 上的等效方式实现跨进程缓存。允许独立进程之间共享数据。

何时使用

• 多个进程需要访问相同的缓存数据
• 数据应在进程重启后保留
• 在 Windows 服务和 GUI 应用程序之间共享状态
• 需要进程隔离的生产场景

自 26.250.1 起，构造函数会校验配置（ShareCacheData）：Path/MapName 非空、Name 必须为纯文件名（不含目录片段）、IndexSize > 0、WholeSize > IndexSize、Access 必须为 ReadWrite，否则抛 ArgumentException / ArgumentOutOfRangeException。初始化及每次读写/删除均持有跨进程命名互斥量（30 秒超时）与进程内门闩，索引在同一锁下刷新。SetCacheAsync / GetCacheAsync / RemoveCacheAsync 在键为空时抛 ArgumentException，释放后抛 ObjectDisposedException；GetCacheAsync 的 ResultData 为原始 byte[]。

示例

// 创建或获取共享缓存实例
var shareData = new ShareCacheData
{
    Path = System.IO.Path.Combine(
        Environment.GetFolderPath(Environment.SpecialFolder.CommonApplicationData),
        "Snet", "Cache"),
    Name = "Snet-Cache.dat",
    WholeSize = 10 * 1024 * 1024  // 10 MB
};
var shareCache = await ShareCacheOperate.InstanceAsync(shareData);

// 写入其他进程可访问的数据
var sharedBytes = Encoding.UTF8.GetBytes("跨进程数据");
await shareCache.SetCacheAsync("shared_key", sharedBytes);

// 另一个进程读取相同的数据
var result = await shareCache.GetCacheAsync("shared_key");  // ResultData 直接为 byte[]
if (result.Status)
{
    var data = Encoding.UTF8.GetString((byte[])result.ResultData!);
    Console.WriteLine($"共享数据: {data}");
}

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选择指南

需要跨进程共享数据？
    +--- 是 --> ShareCacheOperate（内存映射文件）
    +--- 否 --> 需要在重启后持久化？
                    +--- 是 --> ShareCacheOperate
                    +--- 否 --> ProcessCacheOperate（内存缓存）

决策矩阵

需求	ProcessCacheOperate	ShareCacheOperate
多进程共享	否	是
重启后持久化	否	是
速度	最快（内存中）	快速（mmap）
跨平台	是	是（平台特定的 mmap）
内存开销	GC 管理的堆	共享内存区域
并发访问	内置	通过内存映射文件同步

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常见使用模式

缓存频繁读取的设备值以减少总线流量：

var basics = new ProcessCacheData
{
    AbsoluteExpiration = 60,
    SlidingExpiration = 20
};
var cache = await ProcessCacheOperate.InstanceAsync(basics);

// 键：设备 + 寄存器，值：上次读取的值 + 时间戳
var cacheKey = $"{deviceSN}:{addressName}";

var cachedResult = await cache.GetCacheAsync<CachedValue>(cacheKey);
if (cachedResult.Status && cachedResult.ResultData is CachedValue cached
    && (DateTime.Now - cached.Timestamp).TotalSeconds < 5)
{
    return cached.Value;  // 返回缓存，跳过总线读取
}

// 缓存未命中：从设备读取
var result = await modbus.ReadAsync(address);
if (result.Status)
{
    await cache.SetCacheAsync(cacheKey, new CachedValue
    {
        Value = result.ResultData,
        Timestamp = DateTime.Now
    });
}