Von Geodaten bis NoSQL: Leistungsstarke PHP-Anwendungen

Vorwort

Teil I: Den Benutzer im Fokus: Geodaten, Zeitzonen und Schriftzeichen

1 Geodaten

1.1 Geolokalisierung in HTML5

1.1.1 Abfrage der aktuellen Position

1.1.2 Ergebnis der Positionsabfrage

1.1.3 Verfolgen von Positionsänderungen

1.1.4 Optionen für die Positionsabfrage

1.1.5 Zusammenfassung

1.2 Lokalisierung über IP-Adresse

1.2.1 Installation der GeoIP-PHP-Erweiterung

1.2.2 Installation der Datenbank

1.2.3 Auswerten der Daten

1.2.4 Vor- und Nachteile

1.3 GEOS

1.3.1 Installation

1.3.2 Geometrische Formen und Datenformate

1.3.3 Erzeugen von geometrischen Objekten

1.3.4 Abfragen, ob ein Objekt ein anderes beinhaltet

1.3.5 Abfragen von Objektüberschneidungen

1.3.6 Verändern und Kombinieren von Objekten

1.3.7 Abfragen von Eigenschaften

1.3.8 Bestimmen von Distanzen, Längen und Flächen

1.3.9 Zusammenfassung

1.4 Projektionen

1.4.1 Arten von Projektionen

1.4.2 Georeferenzsysteme

1.4.3 Auswahl eines Georeferenzsystems

1.5 Zusammenfassung

2 Geodaten speichern

2.1 MySQL und Geodaten

2.1.1 Datentypen und Datenformate

2.1.2 Beispieldaten: Landkreise und Geoinformationen

2.1.3 Einfache geometrische Funktionen

2.1.4 Abfragen geometrischer Beziehungen

2.1.5 Erstellen eines geometrischen Index

2.1.6 Zusammenfassung

2.2 PostGIS

2.2.1 Installation

2.2.2 Anlegen der Datenbank

2.2.3 Erstellen einer Tabelle mit Geodaten

2.2.4 Laden von Shape-Dateien

2.2.5 Ausgabedatenformate

2.2.6 Geography-Datentyp

2.2.7 Erstellen geometrischer Indexe

2.2.8 Beispiele für Geo-Abfragen

2.2.9 Kombinieren mit Maßzahlen (Measure)

2.3 Routenberechnung mit SpatiaLite

2.3.1 Installation

2.3.2 Laden und Indizieren von OSM-Daten

2.3.3 Suche des kürzesten Weges

2.3.4 Zusammenfassung

2.4 Kartendarstellung mit OpenLayers

2.4.1 Software für einen Kartendienst

2.4.2 Vorteile von OpenLayers

2.4.3 Einfache Kartendarstellung

2.4.4 Route in einem Layer darstellen

2.5 Zusammenfassung

3 Zeit und Zeitzonen

3.1 Zeitzonen und koordinierte Weltzeit (UTC)

3.1.1 Angabe von Zeitzonen

3.1.2 Veränderungen der Zeitzonen

3.1.3 Zeitzonendatenbank

3.2 Sommerzeit

3.3 Zeitangaben in PHP

3.3.1 Verwendung von Unix-Zeitstempeln

3.3.2 DateTime-Objekte

3.4 Zeitdatentypen in MySQL

3.4.1 Vorbereiten und Aktualisieren der Datenbank

3.4.2 Umrechnungen

3.4.3 Zeit- und Datumsfunktionen

3.4.4 Empfohlene Datentypen

3.5 Nicht-Gregorianischer Kalender

3.6 Ermitteln der Zeitzone des Benutzers

3.6.1 Abfragen der Client-Zeit mit JavaScript

3.6.2 Zeitzone über Ort bestimmen

3.6.3 Vor- und Nachteile

3.7 Zusammenfassung

4 Unicode

4.1 Zeichenkodierung

4.1.1 Kodierung und Decodierung

4.1.2 Zeichensatz

4.2 Unicode-Grundlagen

4.2.1 Codepoints

4.2.2 Abstrakte Zeichen und Äquivalente

4.2.3 Grapheme und Komposita

4.2.4 UTF-8 (Zeichenkodierung)

4.2.5 UTF-16 (Zeichenkodierung)

4.2.6 UTF-32 (Zeichenkodierung)

4.2.7 Zusammenfassung

4.3 PHP und Unicode

4.3.1 Unicode ist ein Muss

4.3.2 Unicode im PHP-Quellcode

4.3.3 Unicode ohne Unicode-Unterstützung

4.3.4 Validieren und Normalisieren von UTF-8-Zeichenfolgen

4.3.5 Multibyte-Strings (PHP-Modul mbstring)

4.3.6 Reguläre Ausdrücke

4.3.7 Grapheme und die Länge eines Strings

4.3.8 Zusammenfassung

4.4 MySQL und Unicode

4.4.1 Unterstützte Kodierungen

4.4.2 Kodierung der Client-Verbindung

4.4.3 Sortierfolge und Textvergleich

4.4.4 Angeben der gewünschten Sortierfolge

4.4.5 Auswirkung auf Indexe

4.4.6 Fazit

4.5 Zusammenfassung

Teil II: Interaktive Websites: Kommunikation zwischen Client und Server

5 Interaktive Websites

5.1 JavaScript Object Notation (JSON)

5.1.1 JSON-Syntax

5.1.2 Datentypen

5.1.3 JSON & PHP

5.1.4 JSON parsen mit JavaScript

5.1.5 Zusammenfassung

5.2 JavaScript Object Notation with Padding (JSONP)

5.2.1 Funktionsweise

5.2.2 Sicherheit

5.2.3 Zusammenfassung

5.3 XMLHttpRequest

5.3.1 Basisfunktionalität (XHR Level 1)

5.3.2 Beispiel: Nachladen von Textinhalten

5.3.3 Beispiel: Nachladen von XML-Inhalten

5.4 Cross-Origin Resource Sharing (CORS)

5.4.1 Einfache CORS-Anfragen

5.4.2 Komplexe CORS-Abfragen (preflighted requests)

5.4.3 Mitsenden bzw. Akzeptieren von Cookies

5.4.4 Überblick über alle CORS-HTTP-Header

5.5 XMLHttpRequest – Level 2

5.5.1 Erweiterte Ereignissteuerung (XHR Level 2)

5.5.2 Neue Datentypen (XHR Level 2)

5.6 Navigation in AJAX-Anwendungen

5.6.1 URL-Fragmente und Hashbang (#!)

5.6.2 HTML5-Session-History

5.7 Zusammenfassung

6 Servergesteuerte Aktualisierung (Server Push)

6.1 Kontinuierliches Abfragen (Polling)

6.2 Long Polling und Server-sent Events (SSE)

6.2.1 Server-sent Events: Client-Seite

6.2.2 Server-sent Events: Protokoll

6.2.3 Server-sent Events: Serverseite

6.2.4 Analyse der notwendigen Ressourcen

6.3 Eventbasierter PHP-Server

6.3.1 Eventbasierte Architektur

6.3.2 libevent

6.3.3 PHP-Server mit libevent

6.3.4 Beispiel: PHP-Server für Server-sent Events

6.3.5 Ressourcen und Geschwindigkeit

6.3.6 Zusammenfassung

6.4 WebSocket

6.4.1 Ablauf

6.4.2 Handshake

6.4.3 Datenübertragung mit Frames

6.4.4 Beispiel: Eventbasierter PHP-WebSocket-Server

6.4.5 Client-Seite

6.4.6 Fazit

6.5 Zusammenfassung

Teil III: Immer schneller: Leistungsstarke Webseiten

7 Frontend optimieren

7.1 Warum ist das Frontend wichtig?

7.2 Caching-Mechanismen im HTTP-Protokoll

7.2.1 Caching-Dauer begrenzen

7.2.2 Veränderliche Inhalte

7.2.3 Bedingungen für die Zwischenspeicherung

7.2.4 Kombinieren der HTTP-Header

7.2.5 Grenzen und Probleme

7.3 Auswirkungen des TCP-Protokolls

7.3.1 Aufbau einer TCP-Verbindung

7.3.2 Durchsatz einer TCP-Verbindung

7.3.3 Browser, Verbindungen und Datendurchsatz

7.4 Reduzieren der Anzahl der HTTP-Requests

7.4.1 Caching

7.4.2 Eliminieren von Umleitungen (HTTP Redirect)

7.4.3 Zusammenführen von CSS- und JavaScript-Dateien

7.4.4 CSS-Sprites

7.4.5 Kleine Bilder direkt einbinden (data-Protokoll)

7.5 Reduzieren der Größe der Ressourcen

7.5.1 Komprimierung bei der Übertragung

7.5.2 JavaScript

7.5.3 CSS

7.5.4 Bilder

7.5.5 HTML

7.6 Darstellungsgeschwindigkeit

7.6.1 Einbinden von Stylesheets

7.6.2 Einbinden von JavaScript

7.6.3 Dynamisches Nachladen von JavaScript

7.6.4 Minimieren von Darstellungsänderungen (Reflow)

7.7 Weitere Techniken

7.7.1 Flush early

7.7.2 Anzahl der Domänen (Sharding)

7.7.3 Cookies

7.8 HTML 5-Web Storage

7.8.1 Web Storage

7.8.2 Web Storage als Cache nutzen

7.9 Messen und Analysieren

7.9.1 Ladezeiten und HTTP-Wasserfall

7.9.2 Werkzeuge zur schnellen Analyse

7.9.3 Detailanalyse

7.10 Zusammenfassung

8 Caching von Inhalten

8.1 Einsatz und Ablauf von Caching

8.1.1 Zwischenspeichern mit einem Reverse Proxy

8.1.2 Zwischenspeichern in PHP

8.1.3 Geeignete Inhalte auswählen

8.2 Aktualisieren von gecachten Inhalten

8.2.1 Synchron aktualisieren

8.2.2 Asynchron aktualisieren

8.2.3 Zu bestimmten Zeitpunkten aktualisieren

8.2.4 Vor Ablauf aktualisieren

8.2.5 Bei Zugriff aktualisieren

8.3 Verhindern eines Cache-Sturms

8.4 Zusammenfassung

9 Varnish und Edge Side Includes

9.1 Installation und Administration

9.1.1 Installation vom Quellcode

9.1.2 Starten von Varnish

9.1.3 Administration

9.1.4 Konfigurationsdateien

9.2 Reverse Proxy

9.2.1 Festlegen eines Webservers

9.2.2 Cache-Eigenschaften

9.2.3 Mehrere Webserver für unterschiedliche URLs

9.2.4 Lastverteilung

9.2.5 Cookies und Caching

9.3 Edge Side Includes

9.3.1 Syntax

9.3.2 Konfiguration in Varnish

9.3.3 Beispiel

9.3.4 Alternative in JavaScript

9.4 Zusammenfassung

10 Alternative PHP Cache (APC)

10.1 Installation

10.2 Überblick und Konfiguration

10.2.1 Opcode-Cache

10.2.2 Benutzer-Cache

10.2.3 Konfiguration

10.3 Daten mit APC cachen

10.4 Ablauf von Daten in APC

10.5 Aktualisieren von Einträgen vor Ablauf

10.5.1 Übersicht

10.5.2 Sichtweise des aufrufenden Programms

10.5.3 CachedValue-Klasse

10.5.4 Auslesen des Eintrages (get-Methode)

10.5.5 Speichern des Eintrages (store-Methode)

10.5.6 Verhalten bei parallelen Zugriffen

10.6 APC anfüttern

10.7 Monitoring

10.7.1 APC-eigenes Skript (apc.php)

10.7.2 APC-Funktionen zum Monitoring

10.8 Zusammenfassung

11 Memcached

11.1 Funktionsweise

11.1.1 Übersicht und Prinzipien

11.1.2 Datenverteilung auf Server und konsistentes Hashing

11.1.3 Lebensdauer von Einträgen

11.2 Installation

11.2.1 Installieren des Servers

11.2.2 Installieren des PHP-Moduls

11.3 Daten cachen

11.3.1 Zu Memcached verbinden

11.3.2 Daten in Memcached speichern und abfragen

11.3.3 Kombinieren mehrerer Abfragen

11.4 Gruppieren von Werten

11.4.1 Beispielprogramm: Benutzerklasse

11.4.2 Beispielprogramm: Nachrichtenklasse

11.4.3 Beispielprogramm: Nachricht schreiben und speichern

11.4.4 Beispielprogramm: Asynchrones Auslesen aller Nachrichten

11.5 Aktualisieren von Einträgen

11.5.1 Überblick

11.5.2 CachedValue-Klasse

11.5.3 Auslesen eines Eintrages (get-Methode)

11.5.4 Neuberechnung eines Eintrages

11.5.5 Sichtweise des aufrufenden Programms

11.5.6 Verhalten bei parallelen Zugriffen

11.6 Ausfallsicherheit

11.7 Hinweise zum Praxiseinsatz

11.7.1 Auswahl der Server

11.7.2 Memcached und Sessions

11.7.3 Cachen des Fehlerfalls

11.7.4 Speichern von statischen Inhalten

11.7.5 Monitoring

11.8 Zusammenfassung

Teil IV: Datenbanken à la carte: MySQL und NoSQL

12 MySQL für Fortgeschrittene

12.1 Sakila-Beispieldatenbanken

12.2 Index-Strategien

12.2.1 Grundlagen

12.2.2 Verwenden von Indexen

12.2.3 Abdeckender Index (Covering Index)

12.2.4 Sortieren von Daten

12.2.5 Indexgröße

12.3 Optimieren von Abfragen

12.3.1 Abfragen von nicht benötigten Daten

12.3.2 Seitenweises Blättern mit LIMIT

12.3.3 Bereichsabfragen mit mehrspaltigen Indexen

12.3.4 Beispiel: JOIN optimieren

12.3.5 Zusammenfassung

12.4 Transaktionen

12.4.1 SQL-Transaktionen

12.4.2 Isolationsstufen von Transaktionen

12.4.3 MVCC und Lock-Mechanismen der Isolationsstufen

12.4.4 Transaktionen mit PHP

12.4.5 Fazit

12.5 Zusammenfassung

13 Redis

13.1 Warum NoSQL?

13.2 Übersicht

13.3 Installation

13.3.1 Installation als Boot-Service

13.3.2 Installation des PHP-Moduls

13.4 Aufbauen der Verbindung zu Redis

13.4.1 Persistente Verbindungen

13.4.2 Optionen

13.5 Datentypen

13.5.1 Zeichenketten

13.5.2 Listen

13.5.3 Mengen

13.5.4 Sortierte Mengen

13.5.5 Hashes

13.6 Weitere Funktionen

13.6.1 Befehle zur Schlüsselverwaltung

13.6.2 Ablauf von Einträgen

13.6.3 Sortieren

13.7 Transaktionen und Pipelining

13.8 Persistieren der Datenbank

13.8.1 Snapshot der Datenbank

13.8.2 Speichern per Logdatei

13.9 Zusammenfassung

14 MongoDB

14.1 Installation

14.1.1 Mongo-Shell

14.1.2 Installation der PHP-Erweiterung

14.2 Datenbanken und Datenschema

14.2.1 Verbinden und Auswahl der Datenbank

14.2.2 Auswahl und Erzeugen von Kollektionen

14.2.3 Dokumente und Datentypen

14.2.4 Entwerfen des Datenschemas

14.3 CRUD-Operationen

14.3.1 Einfügen von Dokumenten

14.3.2 Fehlerbehandlung

14.3.3 Primäre Schlüssel

14.3.4 Finden von Dokumenten

14.3.5 Aktualisieren von Dokumenten (Update)

14.3.6 Aktualisieren verschachtelter Dokumente

14.3.7 Löschen von Dokumenten und Kollektionen

14.4 MongoDB-Abfragesprache

14.4.1 Operatoren

14.4.2 Verschachtelte Dokumente und Arrays

14.4.3 Komplexe Bedingungen ($where)

14.4.4 Sortieren

14.4.5 Gruppieren

14.5 Indizieren von Feldern

14.5.1 Indexarten

14.5.2 Verwenden von Indexen

14.5.3 Analysieren von Abfragen mit explain()

14.6 Map/Reduce

14.6.1 Prinzip

14.6.2 Ablauf und Parameter

14.6.3 Inkrementelle Berechnung

14.7 Replikation und Verfügbarkeit

14.7.1 Funktionsweise

14.7.2 Anlegen einer Replikationsgruppe

14.7.3 Verwenden in PHP

14.8 Sharding und Skalierung

14.8.1 Funktionsweise

14.8.2 Sharding konfigurieren

14.8.3 Verwendung

14.8.4 Sharding-Schlüssel auswählen

14.9 Zusammenfassung

Bildnachweise

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