CN111597477A - 缓存集群优化方法、设备及存储介质 - Google Patents

缓存集群优化方法、设备及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种缓存集群优化方法、设备及存储介质，涉及但不限于互联网技术领域，其中一种缓存集群优化方法，通过读取调用的热点KEY生成子KEY，进行判断缓存集群中是否存在生成的子KEY，若缓存集群中不存在生成的子KEY，则读取缓存集群中存在热点KEY的缓存节点并根据热点KEY在集群节点上生成子KEY及子KEY的值，并返回给客户端子KEY的值，从而解决热点KEY导致缓存集群负载不均衡的问题，并保证了子KEY与热点KEY数据一致。

Description

缓存集群优化方法、设备及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及但不限于互联网技术领域，尤其涉及一种缓存集群优化方法、设备及存储介质。
背景技术
随着互联网行业的高速发展，网站数据缓存已经成为网站的一个关键性支撑技术。缓存服务如Redis(Remote Dictionary Server，远程字典服务)，Memcache(分布式高速缓存系统)等也在不断升级发展，但是当使用Redis，Memcache集群进行缓存处理时，往往会遇上大量的并发请求，而对应的缓存落在缓存集群中的同一缓存节点上，导致集群节点被频繁访问，造成集群负载不均衡的问题，即缓存系统中的热点KEY的问题。
目前关于热点KEY的解决方法则是采用本地客户端缓存热点KEY，将热点KEY对应的VALUE一并缓存在本地客户端。但是这种方法一方面缺少通用性，需要对本地客户端进行定制开发，另一方面由于不同本地客户端需要单独设置缓存失效时间导致存在缓存数据不一致的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种缓存集群优化方法，能够解决热点KEY的问题，实现缓存集群的负载均衡。
对应于一种缓存集群优化方法，本发明还提出一种电子设备。
对应于一种缓存集群优化方法，本发明还提出一种计算机可读存储介质。
第一方面，本发明采用的技术方案为一种缓存集群优化方法，包括：根据读取的热点KEY生成子KEY；判断缓存集群中是否存在所述子KEY，若所述缓存集群中不存在所述子KEY，则读取缓存集群中的热点KEY并根据所述热点KEY在集群节点上生成所述子KEY及所述子KEY的值，并返回所述子KEY的值。
进一步地，所述子KEY根据所述热点KEY、时间戳和随机数进行哈希计算生成。
进一步地，根据所述时间戳和所述随机数进行哈希计算生成所述子KEY的序号，所述序号用于标识所述子KEY所在的集群节点。进一步地，根据所述缓存集群中的集群节点的个数确定所述随机数
进一步地，所述判断缓存集群中是否存在所述子KEY，包括：根据所述子KEY的序号查找对应的集群节点，并判断所述集群节点中是否存在所述子KEY。
进一步地，读取缓存集群中的热点KEY并根据所述热点KEY在集群节点上生成所述子KEY及所述子KEY的值，包括：读取所述缓存集群中存有的所述热点KEY，并在所述子KEY的序号对应的集群节点中生成子KEY和所述子KEY的值。
进一步地，所述判断缓存集群中是否存在所述子KEY，还包括：若所述缓存集群中存在所述子KEY，则返回所述子KEY的值。
进一步地，所述若所述缓存集群中存在所述子KEY，包括：若所述子KEY的序号对应的集群节点中存在所述子KEY，则返回所述子KEY的值。
第二方面，本发明采用的技术方案为一种电子设备，包括至少一个处理器，以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行第一方面所述的缓存集群优化方法。
第三方面，本发明采用的技术方案为一种计算机可读存储介质，包括所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行第一方面所述的缓存集群优化方法。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种缓存集群优化方法，通过读取调用的热点KEY生成子KEY，进行判断缓存集群中是否存在生成的子KEY，若缓存集群中不存在生成的子KEY，则读取缓存集群中存在热点KEY的缓存节点并根据热点KEY在集群节点上生成子KEY及子KEY的值，并返回给客户端子KEY的值，从而解决热点KEY导致缓存集群负载不均衡的问题，并保证数据一致。
附图说明
图1是本发明实施例中缓存集群优化方法的一具体实施例流程示意图；
图2是本发明实施例中缓存集群优化方法的另一具体实施例流程示意图；
图3是本发明实施例中缓存集群优化方法的一应用实例流程示意图；
图4是本发明实施例中缓存集群优化方法的另一应用实例流程示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。
在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
随着互联网行业的高速发展，网站数据缓存已经成为网站的一个关键性支撑技术。缓存服务如Redis，Memcache等也在不断升级发展，但是当使用Redis，Memcache集群进行缓存处理时，往往会遇上大量的并发请求，而对应的缓存落在缓存集群中的同一缓存节点上，导致集群节点被频繁访问，造成集群负载不均衡的问题，即缓存系统中的热点KEY的问题。
目前关于热点KEY的解决方法则是采用本地客户端缓存热点KEY，将热点KEY对应的VALUE一并缓存在本地客户端。但是这种方法一方面缺少通用性，需要对本地客户端进行定制开发，另一方面由于不同本地客户端需要单独设置缓存失效时间导致存在缓存数据不一致的问题。
基于此，本申请提供了一种缓存集群优化方法、设备及存储介质，能够解决热点KEY导致缓存集群负载不均衡的问题，并保证数据一致。
第一方面，本申请实施例了一种缓存集群优化方法，通过读取的热点KEY生成子KEY，进行判断缓存集群中是否存在生成的子KEY，若缓存集群中不存在生成的子KEY，则读取缓存集群中存在热点KEY的缓存节点并根据热点KEY在集群节点上生成子KEY及子KEY的值，并返回给客户端子KEY的值，从而解决热点KEY导致缓存集群负载不均衡的问题，并保证数据一致。
在一些实施例中，参考图1，缓存集群优化方法包括步骤：
S1100，根据请求调用热点KEY；
S1200，根据热点KEY生成子KEY；
S1300，判断子KEY是否存在；
S1400，读取缓存集群中的热点KEY；
S1500，在集群节点上生成子KEY和值；
S1600，返回子KEY的值给客户端。
在步骤S1100中，本地客户端根据请求调用缓存代理以读取热点KEY，其中热点KEY在缓存服务中代指同一时间接收多个并发请求的KEY，该KEY有对应的VALUE进行数据存储，称之为热点KEY，当执行完步骤S1100后，进入步骤S1100进行子KEY的生成。
在可能实施的应用实例中，热点KEY可以定名为hotkey。
在步骤S1200中，本地客户端调用缓存代理读取热点KEY后，可以根据热点KEY进行子KEY生成算法，从而生成子KEY。其中子KEY的值与热点KEY的值一致，并且作为作为缓存来说设置的有效时间也相同，以及下文提到的子KEY的数据均与热点KEY的数据一致。
在可能实施的应用实例中，子KEY可以定名为hotkey_child_n。
在一些实施例中，子KEY是根据读取的热点KEY、当前时间戳以及随机数生成，通过读取的热点KEY、获取当前时间戳和随机数经过算法处理得出子KEY，其中算法包括但不限于CRC算法、MD5算法和Tiger算法等，均属于现有算法，故不再此对其进行详细赘述。
在一些实施例中，根据获取的时间戳和随机数经过算法处理后生成子KEY的序号，即上述应用实例中提到的子KEY的n，并且该序号可以用来标识子KEY所在的缓存集群的集群节点，例如n为0时，标识的集群节点则为第1个集群节点；n为1时，标识的集群节点则为第2个集群节点；n为2时，标识的集群节点则为第3个集群节点，以此类推。通过增加随机数防止了因在同一时间多个并发请求导致生成访问的子KEY一致，导致访问的集群节点均为同一个集群节点，从而未能实现负载均衡的效果。
在一些实施例中，缓存集群中存在若干个集群节点，根据集群节点的个数从而确定随机数的选取，例如集群节点的个数为N时，随机数的选取范围可以定为N的倍数，例如2N，从而根据该随机数实现负载均衡的效果。
在可能实施的应用实例中,假设热点KEY为hotkey，缓存集群中存在3个集群节点，并且集群节点可以分别定为根据集群节点的个数可以确定随机数的选取范围为6，获取当前时间戳为20191204140101，随机数取5，所采用的哈希算法为CRC16算法,经过哈希算法处理后为了保证能得到具体的集群节点，则根据集群节点的个数进行取模计算得到子KEY的序号和子KEY，处理过程可表示为：crc16(时间戳+随机数)&集群节点，即可表示为：
crc16(201912041401015)&3＝2，具体计算过程不再此进行描述，根据该计算过程得到的序号n为2，即可得子KEY可以表示为hotkey_child_2，对应的集群节点为缓存集群中第3个集群节点。
经过步骤S1200后生成子KEY后执行步骤S1300的判断步骤，通过得到的子KEY的n定位到缓存集群中对应的集群节点，查找该集群节点中是否存在步骤S1200中生成的子key；参考图2若对应的集群节点中存在生成的子KEY，则执行步骤S1600，返回子KEY的值给本地客户端，若不存在生成的子KEY，则执行步骤S1400。
在步骤S1400中，经过步骤S1300的判断，对应的集群节点中不存在子KEY，则读取缓存集群中原本存有热点KEY的集群节点，在该集群节点上获取热点KEY以及热点KEY的值，之后执行步骤S1500。
在步骤S1500中，在集群节点上生成子KEY和值，即根据步骤S1200中生成的子KEY从而定位到对应的集群节点，根据热点KEY在该集群节点上设置子KEY的值，从而保证热点KEY与子KEY数据一致，包括值和缓存有效时间等，紧接着执行步骤S1600。
在步骤S1600中，通过查找对应集群节点上的子KEY从而将子KEY的值返回给本地客户端以进行响应请求。
在可能实施的应用实例中，参考图3，本地客户端调用缓存代理读取热点KEY，读取的热点KEY为hotkey，之后根据热点KEY、获取的时间戳以及随机数生成子KEY，生成的子KEY为hotkey_child_2，对生成的子KEY进行判断，判断缓存集群中第三个集群节点是否存在该子KEY，此时Redis3中并不存在子key，则读取缓存集群中集群节点Redis2，Redis2中存有原始hotkey，根据读取的hotkey在集群节点Redis3设置子key和子key的值，即hotkey_child_2，从而保证hotkey_child_2的数据与hotkey的数据一致，并将hotkey_child_2的值返回给客户端以响应请求，通过这种缓存集群优化方法，随着对热点KEY的请求的增多，缓存集群中的各个节点最终都生成了对应的子key，即Redis1和Redis2中分别包含hotkey_child_0和hotkey_child_1，从而实现对缓存集群的性能的负载均衡效果。
在可能实施的应用实例中，参考图4，本地客户端调用缓存代理读取热点KEY，读取的热点KEY为hotkey，之后根据热点KEY、获取的时间戳以及随机数生成子KEY，生成的子KEY为hotkey_child_0，对生成的子KEY进行判断，判断缓存集群中第一个集群节点，即Redis1中是否存在该子KEY，此时Redis1中存在子key，则将Redis1中的子KEY的值即hotkey_child_0的值返回给客户端以响应请求，通过这种缓存集群优化方法实现对缓存集群的性能的负载均衡效果。
采用第一方面的缓存集群优化方法，一方面能够实现解决热点KEY对集群节点的频繁访问导致的负载不均衡的问题；另一方面，通过设置子KEY的值与热点KEY的值一致而不需要对不同的本地客户进行单独设置缓存失效时间，从而使子KEY和热点KEY的数据始终保持一致，其中数据包括缓存失效时间和值等；此外，该方法无需对本地客户端进行定制开发，减少了开发复杂度。
第二方面，本发明实施例还提供了一种设备，包括：至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述处理器通过调用所述存储器中存储的计算机程序，用于执行第一方面实施例中提到的一种缓存集群优化方法。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序，如本发明第一方面实施例中的缓存集群优化方法。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序以及指令，从而实现上述第一方面实施例中的缓存集群优化方法。
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储执行上述第一方面实施例中的缓存集群优化方法。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实现上述第一方面实施例中的缓存集群优化方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器中，当被一个或者多个处理器执行时，执行上述第一方面实施例中的缓存集群优化方法。
第三方面，本申请实施例还提供了计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于：执行第一方面提到的缓存集群优化方法；
在一些实施例中，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个控制处理器执行，例如，被第二方面实施例的设备中的一个处理器执行，可使得上述一个或多个处理器执行上述第一方面实施例中的缓存集群优化方法。
以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者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者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种缓存集群优化方法，其特征在于，包括：
根据读取的热点KEY生成子KEY；
判断缓存集群中是否存在所述子KEY，若所述缓存集群中不存在所述子KEY，则读取所述缓存集群中的热点KEY并根据所述热点KEY在集群节点上生成所述子KEY及所述子KEY的值，并返回所述子KEY的值。
2.根据权利要求1所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，所述子KEY根据所述热点KEY、时间戳和随机数进行哈希计算生成。
3.根据权利要求2所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，包括：根据所述时间戳和所述随机数进行哈希计算生成所述子KEY的序号，所述序号用于标识所述子KEY所在的集群节点。
4.根据权利要求2所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，根据所述缓存集群中的集群节点的个数确定所述随机数。
5.根据权利要求3所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，所述判断缓存集群中是否存在所述子KEY，包括：根据所述子KEY的序号查找对应的集群节点，并判断所述集群节点中是否存在所述子KEY。
6.根据权利要求5所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，读取缓存集群中的热点KEY并根据所述热点KEY在集群节点上生成所述子KEY及所述子KEY的值，包括：读取所述缓存集群中存有的所述热点KEY，并在所述子KEY的序号对应的集群节点中生成子KEY和所述子KEY的值。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，所述判断缓存集群中是否存在所述子KEY，还包括：若所述缓存集群中存在所述子KEY，则返回所述子KEY的值。
8.根据权利要求7所述的一种缓存集群优化方法，其特征在于，所述若所述缓存集群中存在所述子KEY，包括：若所述子KEY的序号对应的集群节点中存在所述子KEY，则返回所述子KEY的值。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器，以及，
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如权利要求1至8任一项所述的缓存集群优化方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至8任一项所述的缓存集群优化方法。
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