CN105677468A - 缓存及其设计方法以及利用该缓存的调度方法和调度装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种缓存及其设计方法以及利用该缓存的调度方法和调度装置。该方法包括将缓存的存储空间划分为多个片；以及将所述多个片中的每个片划分为主节点和从节点。其中，在将数据存入所述缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于所述多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入所述主节点和所述从节点，以及在从所述缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。上述方法和装置可以不考虑具体定时调度的单实例单线程属性，实现多个实例部署。

Description

缓存及其设计方法以及利用该缓存的调度方法和调度装置
技术领域
本发明涉及任务调度领域，具体涉及一种缓存及其设计方法以及利用该缓存的调度方法和调度装置。
背景技术
目前的定时任务调度，无论是通过Spring配置还是通过java硬编码来实现定时任务的调度，它们有一个共同的特点就是在对具体业务处理的时候，必须保证单线程运行。目前处理定时调度任务调度方法主要是以下几种：
(1)Spring配置Quartz定时器。Quartz可以通过cron表达式精确到特定时间单线程执行调度任务。在Quartz方案中，Quartz定时任务默认都是并发执行的，不会等待上一次任务执行完毕，只要间隔时间到就会执行。但是定时任执行太长，会长时间占用资源，导致其它任务堵塞。因此在Spring中这时需要设置concurrent的值为false，禁止并发执行。
(2)普通thread。这是最常见的，创建一个thread，然后让它在while循环里一直运行着，通过sleep方法来达到定时任务的效果。该方案单线程控制调度，这种情况下必须保证单实例部署调度。
(3)通过Timer和TimerTask。在实现时，Timer类可以调度任务，TimerTask则是通过在run()方法里实现具体任务。Timer实例可以调度多任务，它是线程安全的。然而，尽管Timer实例可以调度多任务，但是当Timer的构造器被调用时，它创建了一个单线程，这个线程可以用来调度任务。多实例部署会导致多个线程调度同一任务，任务数据一致性无法保证。
(4)ScheduledExecutorService实现。ScheduledExecutorService是从JavaSE5的java.util.concurrent里作为并发工具类被引进的，提供了一个定时任务实现工具类。相比于Timer的单线程，它是通过线程池的方式来执行任务的。但是在提交定时调度任务时其具体执行的是newSingleThreadScheduledExecutor，因此该方式提交的也是一个单线程的Executor，无法进行多实例的部署实现
因此需要一种实现多实例部署的方法和/或装置。
发明内容
为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种缓存及其设计方法以及利用该缓存的调度方法和调度装置。
根据本发明的一个方案，提供了一种缓存设计方法，包括：将缓存的存储空间划分为多个片；以及将所述多个片中的每个片划分为主节点和从节点；其中，在将数据存入所述缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于所述多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入所述主节点和所述从节点，以及在从所述缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。
根据本发明的第二方案，提供了一种缓存，包括：被划分为多个片的存储空间，其中，所述多个片中的每个片被划分为主节点和从节点，在将数据存入所述缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于所述多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入所述主节点和所述从节点，以及在从所述缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。
根据本发明的三个方案，提供了一种调度方法，包括：获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
根据本发明的第四方案，提供了一种调度装置，包括：调度钥匙获取模块，用于获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；锁获取模块，用于根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及调度任务执行模块，用于执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
基于上述缓存及其设计方法，可以保证获取分布式锁数据源的唯一性。
基于上述调度方法和装置，可以不考虑具体定时调度的单实例单线程属性，实现多个实例部署，保证调度的任务在一个时间点有且仅有被调度一次。
附图说明
通过下面结合附图对发明进行的详细描述，将使本发明的上述特征和优点更加明显，其中：
图1是示出根据本发明实施例的多实例调度方案的整体描述示意图；
图2是示出根据本发明的实施例的缓存设计方法的流程图；
图3是示出根据图2中的方法设计/部署的缓存集群分片的一个示意图；
图4是示出根据发明的实施例的调度方法的流程图；以及
图5是示出根据发明的实施例的调度装置的示意性框图。
具体实施方式
下面，参考附图详细说明本发明的优选实施方式。在附图中，虽然示于不同的附图中，但相同的附图标记用于表示相同的或相似的组件。为了清楚和简明，包含在这里的已知的功能和结构的详细描述将被省略，以避免使本发明的主题不清楚。
图1示出了根据本发明实施例的多实例调度方案的整体描述示意图。如图1所示，多个实例A至N的调度任务在缓存(例如，redis缓存)中获取分布式锁，而抢占到分布式锁的实例(图中示出为实例B)的调度任务可被执行。需要注意的是，图1中的所有实例都具有同样的调度任务A。然而这仅是为了更清楚地说明本发明的技术方案的一个示例。在一般性的示例中，可存在多组各自具有同样调度任务的实例。
图2示出了根据本发明的实施例的缓存设计方法。该方法包括步骤110，将缓存的存储空间划分为多个片；以及步骤120，将该多个片中的每个片划分为主节点和从节点。其中，在将数据存入缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入主节点和从节点，以及在从缓存读取数据时，仅从多个片中每个片的主节点读取数据。
在图2所示的方法中，缓存可以是redis缓存。
具体地，缓存集群分片采用的技术可被称为“pre-sharding”(预分片)。该技术将缓存数据分摊到多个分片(每个分片上具有相同的构成，即主(Master)-从(Slave)两个节点。使用同步写入(SyncMaster)的写策略，以主为读(MasterOnly)的读策略。
本发明中的缓存集群分片技术还采用了Redis数据容灾策略：服务器端配置Master-Slave模式来实现，而在分布式集群方面通过客户端工具来实现一致性哈希分布存储，即钥匙的分片存储。
图3示出了根据图2中的方法设计/部署的缓存集群分片的一个示意图。如图3所示，该缓存包括被划分为多个片的存储空间。其中，所述多个片中的每个片被划分为主节点和从节点，在将数据存入缓存时，将数据分布是所述多个片上，且对于多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入主节点和从节点，以及在从缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。
图3中示出的缓存可以是redis缓存。
图2和图3所示的方案保证了获取分布式锁时数据源的唯一性。
图4示出了根据发明的实施例的调度方法。该方法包括：步骤310获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；步骤320根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及步骤330执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
在本发明的一些示例中，获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙包括：获取所述定时调度任务所属的类的名称，作为所述定时调度任务的调度钥匙。
在本发明的一些示例中，根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁包括：针对所述多个实例中每个实例的定时调度任务，如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙不同，则具有不同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁成功，以及如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙相同，则具有相同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁失败。
在上述示例中，获取锁的步骤可通过SETNX命令来实现。例如，当且仅当key不存在，将key的值设为value，并返回1；若给定的key已经存在，则SETNX不做任何动作，并返回0。利用这一特性，当返回值为1时，对应调度任务获取到锁，否则，没有获取到锁。
图5示出了根据发明的实施例的调度装置。该调度装置包括：调度钥匙获取模块410，用于获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；锁获取模块420，用于根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及调度任务执行模块430，用于执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
在一些示例中，调度钥匙获取模块410可用于获取定时调度任务所属的类的名称，来作为该定时调度任务的调度钥匙。
在一些示例中，锁获取模块420可用于：针对多个实例中每个实例的定时调度任务，如果定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙不同，则确定具有不同调度钥匙的定时调度任务获取锁成功，以及如果定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙相同，则确定具有相同调度钥匙的定时调度任务获取锁失败。
在一些示例中，锁获取模块420是利用SETNX命令实现的。例如，当且仅当key不存在，锁获取模块420将key的值设为value，并返回1；若给定的key已经存在，则锁获取模块420不做任何动作，并返回0。利用这一特性，当返回值为1时，锁获取模块420确定对应调度任务获取到锁，否则，没有获取到锁。
对于获取锁返回值为1的调度任务，可认为其抢占到锁，则调度任务执行模块430可执行该实例上的调度任务，而其他实例部署的相同的调度任务则返回而不执行，并等待下次调度时间到达以再次公平地抢占锁，从而执行其实例上部署的相应任务。
图5所示的调度装置还可包括缓存440。该缓存440可以是具有例如图3所示的结构的缓存。缓存440用于存储调度钥匙获取模块410获取的钥匙，以供锁获取模块在获取锁时使用。当然，在一些示例中，缓存440还可以存储调度过程中需要使用的其他一些数据。而在另一些示例中，该数据可以由具有或不具有相同结构的另一个或多个存储器存储，本发明不对此进行限制。
本发明上述实施例的调度方法和调度装置实现了多实例部署方案，其不必考虑定时调度的实例及调度任务同时运行对数据一致性的影响，在保证数据一致性的同时，提升了系统稳定性。在本发明的上述实施例中采用缓存“pre-sharding”技术，实现了主(Master)-从(Slave)缓存的部署，同时利用Redis的分布式锁等一系列方法来保证高效可靠的数据输出。
此外，需要注意的是，本发明实施例所记载的技术方案在不冲突的情况下可以任意组合。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和设备，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个第二处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上面的描述仅用于实现本发明的实施方式，本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的任何修改或局部替换，均应该属于本发明的权利要求来限定的范围，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种缓存设计方法，包括：
将缓存的存储空间划分为多个片；以及
将所述多个片中的每个片划分为主节点和从节点；
其中，在将数据存入所述缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于所述多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入所述主节点和所述从节点，以及
在从所述缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述缓存是redis缓存。
3.一种缓存，包括：
被划分为多个片的存储空间，
其中，所述多个片中的每个片被划分为主节点和从节点，在将数据存入所述缓存时，将所述数据分布是所述多个片上，且对于所述多个片中的每个片，将所分布的数据同步写入所述主节点和所述从节点，以及在从所述缓存读取数据时，仅从所述多个片中每个片的主节点读取数据。
4.根据权利要求3所述的缓冲，其中，所述缓存是redis缓存。
5.一种调度方法，包括：
获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；
根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及
执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙包括：获取所述定时调度任务所属的类的名称，作为所述定时调度任务的调度钥匙。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述多个实例的定时调度任务相同时，获取到的调度钥匙也相同。
8.根据权利要求5所述的方法，其中，根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁包括：针对所述多个实例中每个实例的定时调度任务，如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙不同，则具有不同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁成功，以及如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙相同，则具有相同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁失败。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述获取锁的步骤是通过SETNX命令实现的。
10.一种调度装置，包括：
调度钥匙获取模块，用于获取多个实例的定时调度任务的调度钥匙；
锁获取模块，用于根据所获取的调度钥匙获取针对所述多个实例的定时调度任务的锁；以及
调度任务执行模块，用于执行所述多个实例中获取到锁的实例的定时调度任务。
11.根据权利要求10所述的调度装置，其中，所述调度钥匙获取模块用于获取所述定时调度任务所属的类的名称，作为所述定时调度任务的调度钥匙。
12.根据权利要求10所述的调度装置，其中，所述锁获取模块用于：针对所述多个实例中每个实例的定时调度任务，如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙不同，则确定具有不同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁成功，以及如果所述定时调度任务的调度钥匙与之前已获得锁但并未释放锁的定时调度任务的调度钥匙相同，则确定具有相同调度钥匙的所述定时调度任务获取锁失败。
13.根据权利要求12所述的调度装置，其中，所述锁获取模块是利用SETNX命令实现的。
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