CN107451146A - 利用多级缓存读取数据的方法和缓存数据的多级缓存装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种利用多级缓存读取数据的方法和缓存数据的多级缓存装置,能够降低数据丢失的风险,缩短获取缓存数据的时间,减少计算过程中处理数据的时间,增加程序的吞吐量。本发明的利用多级缓存读取数据的方法,所述多级缓存包括N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数,其特征在于,所述方法包括:按照优先级由高到低的顺序,从该N个缓存区依次尝试读取所需数据;当在一缓存区成功读取到该数据时,返回该数据并且把数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
Description
技术领域
本发明涉及计算机和计算机软件技术领域,特别地涉及一种利用多级缓存读取数据的方法和缓存数据的多级缓存装置。
背景技术
在Storm流式计算的过程中,后续的计算需要依赖历史的计算结果,比如我们在计算网站的实时PV(page view的缩写,即页面浏览量)值时,每次PV值的计算都需要依赖历史的PV值,这个时候历史的计算结果(即:中间结果)就需要缓存下来,现有的方法是将计算结果直接缓存在单一数据库里,例如:Redis、HBase等。当需要用到缓存的中间结果进行计算时,直接从数据库中进行读取。
以中间结果缓存在Redis中为例(参考图1),从数据库中直接读取缓存数据可按照以下步骤执行:
步骤S1:读取缓存,开始读取缓存数据;
步骤S2:从Redis中读取保存的缓存值,读取成功则直接返回缓存值,读取失败则返回空值;
步骤S3:将返回值存入缓存结果值。
以中间结果缓存在HBase中为例(参考图2),从数据库中直接读取缓存数据可按照以下步骤执行:
步骤S1:读取缓存,开始读取缓存数据;
步骤S2:从HBase中读取保存的缓存值,读取成功则直接返回缓存值,读取失败则返回空值;
步骤S3:将返回值存入缓存结果值。
然而,在使用过程中发现,将中间结果缓存在Redis或HBase等单一数据库中,在读取缓存数据时,会存在以下的问题:
1、Redis、HBase都是单数据库存储,单数据库存储可能会有缓存数据丢失的风险、以及存在数据库连接不上获取不到缓存数据的情况;
2、Redis、HBase都需要通过网络获取存储的缓存值,通过网络获取存储的缓存值依赖于网络状况,受限较多,且在线获取缓存时间长。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种利用多级缓存读取数据的方法和缓存数据的多级缓存装置,能够降低数据丢失的风险,缩短获取缓存数据的时间,减少计算过程中处理数据的时间,增加程序的吞吐量。
为实现上述目的,根据本发明的一个方面,提供了一种利用多级缓存读取数据的方法。
一种利用多级缓存读取数据的方法,所述多级缓存包括N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数,所述方法包括:按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所需数据;当在一缓存区成功读取到该数据时,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
可选地,还包括:当从所有N个缓存区都没有成功读取到所述数据,则返回空值。
可选地,N=3,所述N级缓存包括第一级缓存、第二级缓存和第三级缓存,且所述第一级缓存的优先级最高,所述第三级缓存的优先级最低。
可选地,所述第一级缓存为本地内存缓存。
可选地,所述第二级缓存为基于键/值对方式存储数据的数据库。
可选地,所述第三级缓存为可持久化存储数据的数据库。
可选地,所述第二级缓存为Redis数据库或Memcached数据库。
可选地,所述第三级缓存为HBase数据库、MySQL数据库或ElasticSearch。
根据本发明的另一方面,提供了一种缓存数据的多级缓存装置。
一种缓存数据的多级缓存装置,包括:N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数;缓存读取和同步模块,当读取所需数据时,该缓存读取和同步模块按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所述数据,并且当在一缓存区成功读取到该数据时,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
根据本发明的技术方案,通过使用多级缓存技术对数据进行缓存和读取,保障了数据的准确性,避免了由于某个数据库连接不上而无法获取缓存数据的问题,使数据丢失的风险得到了控制;且增加了第一级缓存,将数据存储在本地内存的CacheBuilder对象里,可使获取缓存的时间大大缩短,从而减少了整个计算过程处理数据的时间,加快了缓存的读取速度,增加了程序的吞吐量。
附图说明
附图用于更好地理解本发明,不构成对本发明的不当限定。其中:
图1是现有技术中从Redis中读取缓存数据的流程图;
图2是现有技术中从HBase中读取缓存数据的流程图;
图3是根据本发明实施例的利用多级缓存读取数据的方法的主要步骤示意图;
图4是本发明实施例的利用多级缓存读取数据的流程图;
图5是根据本发明实施例的缓存数据的多级缓存装置的主要模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明,其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解,应当将它们认为仅仅是示范性的。因此,本领域普通技术人员应当认识到,可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改,而不会背离本发明的范围和精神。同样,为了清楚和简明,以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
图3是根据本发明实施例的利用多级缓存读取数据的方法的主要步骤示意图。本发明的利用多级缓存读取数据的方法,其中,所述多级缓存包括N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数。如图3所示,本发明的利用多级缓存读取数据的方法主要包括如下的步骤S31和步骤S32。
步骤S31:按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所需数据;
步骤S32:当在一缓存区成功读取到该数据,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
本发明的利用多级缓存读取数据的方法还包括:当从所有N个缓存区都没有成功读取到所述数据,则返回空值。
根据本发明的实施例,其中,N=3,所述N级缓存包括第一级缓存、第二级缓存和第三级缓存,且所述第一级缓存的优先级最高,所述第三级缓存的优先级最低。
其中,所述第一级缓存为本地内存缓存。所述第二级缓存为基于键/值对方式存储数据的数据库。所述第三级缓存为可持久化存储数据的数据库。
根据本发明的实施例,所述第二级缓存为Redis数据库或Memcached数据库。所述第三级缓存为HBase数据库、MySQL数据库或ElasticSearch。
图4是本发明实施例的利用多级缓存读取数据的流程图。本发明主要是采用三级缓存技术,减少缓存数据读取过程中的开销,以便快速读取到缓存,减少处理单条数据的时间,从而增加整个程序的吞吐量,提高程序的处理效率;三级缓存技术同时也能保障数据的准确性,避免单数据库存储的丢数、无法连接的问题。
以实时处理系统Storm为例,Storm的Spout组件从数据源获取到一条数据,按照一定的规则流入到Bolt组件,数据的计算逻辑在Bolt组件里实现,在数据的计算逻辑中需要用到缓存的数据。当需要用到缓存的数据的时候,开始按照三级缓存技术读取缓存的数据。本发明实施例的利用多级缓存读取数据的具体流程如图4所示。
首先,从第一级缓存中读取需要的缓存数据,例如:从本地内存的CacheBuilder对象中读取缓存数据(步骤S41)。由于本地内存读取速度快,所以将本地内存设置为第一级缓存,但同时由于本地内存大小的限制,本地内存缓存的数据有限。
如果从本地内存中可以成功读取到需要的缓存数据,则直接返回读取到的缓存数据(步骤S46);如果从本地内存中未能读取到需要的缓存数据,亦即从第一级缓存未能读取到需要的缓存数据,则需要从第二级缓存中读取需要的缓存数据,例如:从Redis数据库中读取需要的缓存数据(步骤S42)。
将Redis作为第二级缓存,主要基于Redis是一个高性能的Key-Value内存数据库,读取速度快。同样地,也可以Memcached等具有相同或相似特性的数据库作为第二级缓存,可达成同样的效果。
如果从Redis中可以成功读取到需要的缓存数据,则将该缓存数据同步更新至第一级缓存本地内存中(步骤S43),以便再次查找时可以更为快速方便地读取到该数据,并直接返回读取到的缓存数据(步骤S46);如果从Redis中未能读取到需要的缓存数据,亦即从第二级缓存未能读取到需要的缓存数据,则需要从第三级缓存中读取需要的缓存数据,例如:从HBase数据库中读取需要的缓存数据(步骤S44)。
将HBase作为第三级缓存,主要基于HBase可持久化存储数据到硬盘,不易丢失,且HBase的读取性能高,能满足需求。同样地,也可以MySQL、ElasticSearch等具有相同或相似特性的数据库作为第三级缓存,可达成同样的效果。
如果从HBase中可以成功读取到需要的缓存数据,则将该缓存数据同步更新至第一级缓存本地内存和第二级缓存Redis中(步骤S45),以便再次查找时可以更为快速方便地读取到该数据,以及直接返回读取到的缓存数据(步骤S46);如果从HBase中未能读取到需要的缓存数据,亦即从第三级缓存未能读取到需要的缓存数据,则说明从所有级别的缓存中均未找到所需的缓存数据,该数据未被保存,此时,将返回空值(步骤S47)。
最后返回结果(步骤S48),将获取到的返回值(包括:读取到的缓存数据或者空值)存入缓存结果变量,以便进行后续的逻辑计算。
对于其他缓存数据的读取过程,均可按照上述的步骤S41至步骤S48来执行。
图5是根据本发明实施例的缓存数据的多级缓存装置的主要模块示意图。如图5所示,本发明的缓存数据的多级缓存装置50主要包括:N个缓存区51,以及缓存读取和同步模块52。
其中,所述N个缓存区51具有不同的优先级,N是大于1的整数;缓存读取和同步模块52,当读取所需数据时,该缓存读取和同步模块52按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所述数据,并且当在一缓存区成功读取到该数据,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
根据本发明实施例的技术方案,通过使用多级缓存技术对数据进行缓存和读取,保障了数据的准确性,避免了由于某个数据库连接不上而无法获取缓存数据的问题,使数据丢失的风险得到了控制;且增加了第一级缓存,将数据存储在本地内存的CacheBuilder对象里,可使获取缓存的时间大大缩短,从而减少了整个计算过程处理数据的时间,加快了缓存的读取速度,增加了程序的吞吐量。
上述具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是,取决于设计要求和其他因素,可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种利用多级缓存读取数据的方法,所述多级缓存包括N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数,其特征在于,所述方法包括:
按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所需数据;
当在一缓存区成功读取到该数据时,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:
当从所有N个缓存区都没有成功读取到所述数据,则返回空值。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,N=3,所述N级缓存包括第一级缓存、第二级缓存和第三级缓存,且所述第一级缓存的优先级最高,所述第三级缓存的优先级最低。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
所述第一级缓存为本地内存缓存。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
所述第二级缓存为基于键/值对方式存储数据的数据库。
6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,
所述第三级缓存为可持久化存储数据的数据库。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,
所述第二级缓存为Redis数据库或Memcached数据库。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,
所述第三级缓存为HBase数据库、MySQL数据库或ElasticSearch。
9.一种缓存数据的多级缓存装置,其特征在于,包括:
N个缓存区,所述N个缓存区具有不同的优先级,N是大于1的整数;
缓存读取和同步模块,当读取所需数据时,该缓存读取和同步模块按照优先级由高到低的顺序,从所述N个缓存区依次尝试读取所述数据,并且当在一缓存区成功读取到该数据时,返回该数据并且把所述数据同步缓存至较之读取到该数据的缓存区优先级更高的各缓存区。
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