CN114237500A - 一种通过缓存事务提高写入效率的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数据存储技术领域，具体涉及一种通过缓存事务提高写入效率的方法及系统，包括以下步骤：数据库数据写入内存，并在内存中根据数据完整性自动形成多个事务；将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，且缓存写入数据与缓存事务提交在A和B中交叉进行；将缓存块A和缓存块B的事务数据顺序写入磁盘；判断缓存块数据写入磁盘失败时，事务线程则通过回滚数据，重新写入磁盘。本发明极大提高了大规模数据库数据写入内存的速度、效率；极大提高了大规模数据库数据写入磁盘的速度、效率。本发明访问速度快，极大提升了用户体验。整体极大提升了数据库的IO性能。

Description

一种通过缓存事务提高写入效率的方法及系统
技术领域
本发明涉及数据存储技术领域，具体涉及一种通过缓存事务提高写入效率的方法及系统。
背景技术
数据库中的数据都是通过内存写入磁盘的。传统的写入方式是，把数据库数据按照数据库事务方式直接存入磁盘，以维护数据的完整性、一致性。其可靠性、可用性已被广泛验证，并在传统的商务、金融等应用领域获得了极大成功。然而它们在一些大规模数据写入应用面前却显得软弱无力，其主要原因是其数据写入速度慢、I/O性能难以适应海量数据业务的需要。
具体来说，传统写入方式始终面临两个障碍：第一，内存写入受限。面对大规模数据库数据的写入，在内存中会形成多个事务，而在同一个时间节点，只能有一个事务提交，其他事务只能排队等待，这会造成系统耗时等不必要的时间开销，更重要的是，在事务提交期间由于内存无法访问，更加重了内存写入效率的低下。第二，磁盘写入受限。由于内存中有多个事务竞相直接对磁盘写入，磁头要不断的调整磁道的位置，会造成寻址时间过多，碎片化过大，磁盘IO性能大为降低，还容易发生死锁。
在一些应用场景下，对数据库数据写入的稳定性要求并没有那么高，允许在机器宕机或极端情况下有少量数据的丢失而并不会影响业务运行。比如用户跟帖的评论数据，或是大规模设备监测中产生的历史数据，这些数据即便在短时间内有少量丢失也不会影响用户的体验和业务的运行。用户不会因为评论区的数据少了几行而影响使用体验，也不会因为设备的监测历史数据有5分钟的缺失而影响对设备运行状态的判断。
基于此，我们创造性地改进了数据库数据写入磁盘的方法。即把数据库数据不直接通过内存写入磁盘，而是先把数据写入两个内存缓存块中，再交替以事务方式提交写入至磁盘。这种方法的好处是，一是数据库数据可以快速持续地写入缓存块，还可以给海量数据写入磁盘留有一个缓冲区，并且事务提交与缓存写入可并行进行，二是由专门线程负责把这两个缓存块数据分别以一个整体的事务方式顺序写入磁盘，这样就消除了传统方式中内存数据以多个事务竞相直接写入磁盘的压力，拉长了磁盘IO的时间线，最终实现了磁盘高效率的写入。
在一些实际应用中，我们只需要将业务配置信息等极少量关键数据利用事务日志机制进行磁盘写入，其他大部分数据库数据均可利用缓存事务方式来实现，从而达到提高数据库IO性能的目的。
在传统的数据库数据写入磁盘的方法中，由于是把内存数据以事务方式直接写入磁盘，这样做的后果，一是会受限于多个事务直接写入磁盘的IO速度限制，造成磁盘IO性能下降，二是受限于内存数据直接提交事务的限制，造成耗时等待，死锁不稳定，无法持续写入海量数据，总之，大规模数据写入磁盘若采用传统内存事务提交的方式，既无法发挥出IO性能优势，也无法发挥出IO速度优势。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种通过缓存事务提高写入效率的方法及系统，用于提高大规模数据库数据快速写入内存和磁盘的速率，减少磁盘IO等待时间，最终极大提升数据库的IO性能。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种通过缓存事务提高写入效率的方法，包括以下步骤：
S1初始化，数据库数据写入内存，并在内存中根据数据完整性自动形成多个事务；
S2将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，且缓存写入数据与缓存事务提交在A和B中交叉进行；
S3将缓存块A和缓存块B的事务数据顺序写入磁盘；
S4判断缓存块数据写入磁盘失败时，事务线程则通过回滚数据，重新写入磁盘。
更进一步的，所述方法中，将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，具体写入过程如下：
a.先写入当前缓存块；
b.当缓存块A达到设定容量后，经线程调度，事务写入由缓存块A切换至缓存块B；
c.当缓存块B达到设定容量后，经线程调度，事务写入又由缓存块B切换至缓存块A。
更进一步的，所述方法中，线程把缓存块A中的m个事务当作一个整体事务A提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入，其中，m为正整数。
更进一步的，所述方法中，线程把缓存块B中的n个事务当作一个整体事务B提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入，其中，n为正整数。
更进一步的，所述方法中，写入缓存块A和缓存块B被交替写入事务数据，并在达到设定容量或经过设定时间周期后交替提交事务数据。
更进一步的，所述方法中，当缓存块A经过设定时间周期后，经线程调度，事务写入由缓存块A切换至缓存块B，缓存块B成为当前写入缓存块。
更进一步的，所述方法中，当缓存块B经过设定时间周期后，经线程调度，事务写入又由缓存块B切换至缓存块A，缓存块A成为当前写入缓存块。
更进一步的，所述方法中，缓存块容量的大小配置与磁盘IO相适应。
更进一步的，所述方法中，事务缓存提交线程的调度周期与缓存、磁盘的IO性能相匹配。
第二方面，本发明提供了一种通过缓存事务提高写入效率的系统，其特征在于，包括处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现第一方面所述的通过缓存事务提高写入效率的方法。
本发明的有益效果为：
本发明极大提高了大规模数据库数据写入内存的速度、效率；极大提高了大规模数据库数据写入磁盘的速度、效率。
本发明由于打破了磁盘数据写入的效率瓶颈，同样配置的磁盘可以写入更多的数据库数据而不会影响性能，从而大大降低了硬件的成本投入。比如原本需要40个服务器支撑的大规模数据库写入应用现在可能只需10个服务器就可以足以应对。
本发明由于大量数据存于缓存中，访问速度快，极大提升了用户体验。整体极大提升了数据库的IO性能。且在一些需要大规模数据库数据写入的业务场景取得了良好应用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是通过缓存事务提高写入效率的方法步骤图；
图2是通过缓存事务提高写入效率的方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图1所示，本实施例提供一种通过缓存事务提高写入效率的方法，包括以下步骤：
S1初始化，数据库数据写入内存，并在内存中根据数据完整性自动形成多个事务；
S2将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，且缓存写入数据与缓存事务提交在A和B中交叉进行；
S3将缓存块A和缓存块B的事务数据顺序写入磁盘；
S4判断缓存块数据写入磁盘失败时，事务线程则通过回滚数据，重新写入磁盘。
本实施例针对有海量数据库数据需要快速写入磁盘的实际应用，通过改进内存事务提交机制而实现了数据库数据的快速大量写入。
本实施例为了提高大规模数据库数据快速写入内存和磁盘的速率，减少磁盘IO等待时间，最终极大提升数据库的IO性能。
在实际应用中，本实施例为大规模数据库数据写入的业务应用提供了有力技术支撑。
实施例2
在具体实施例层面，本实施例提供一种通过缓存事务提高写入效率方法的具体应用，参照图2所示，具体方法描述如下：
本实施例数据库数据写入内存，并在内存中根据数据完整性自动形成多个事务，本实施例优选的示例为m+n个事务。
本实施例将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B。具体写入过程如下：
a.先写入当前缓存块，比如缓存块A。
b.当缓存块A达到一定容量或经过一定时间周期后，经线程调度，事务写入由缓存块A切换至缓存块B，缓存块B成为当前写入缓存块。
c.当缓存块B达到一定容量或经过一定时间周期后，经线程调度，事务写入又由缓存块B切换至缓存块A。缓存块A又成为当前写入缓存块。
作为本实施例的进一步的实施，线程把缓存块A中的m个事务当作一个整体事务A提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入。
作为本实施例的进一步的实施，线程把缓存块B中的n个事务当作一个整体事务B提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入。
本实施例的两个缓存块如此这样被交替写入事务数据，并在达到一定容量或经过一定时间周期后交替提交事务数据，两者并行进行，互不影响。
本实施例由于数据库数据由两个缓存块交替写入，缓存写入数据与缓存事务提交可交叉进行，并行工作，内存写入无需再耗时等待多个事务处理，这样就可以持续写入内存数据，从而极大提高了数据写入内存的速度和效率，避免了传统方式内存写入不能持续、不够稳定的缺点。
本实施例两个缓存块的事务数据顺序写入磁盘。两个缓存块的事务数据顺序写入磁盘，这极大减少了传统事务提交方式所带来的多个事务写入拥堵、磁头寻址耗时和容易死锁等因素的干扰，磁盘IO过载的压力得到释放，写入速度极大加快，从而使磁盘的IO性能得到极大提升。
本实施例若缓存块数据写入磁盘失败，事务线程则通过回滚数据，重新写入磁盘。
需要特别说明的是，在系统断电或出现故障时，缓存中的数据库数据可能会丢失，但由于机房有UPS等电力保障，出现概率极小，并且由于短时间内丢失数据量较小，并且为非关键性数据，并不会影响业务运行和用户体验。
本实施例通过缓存事务方式使得两个缓存块可以交替写入事务数据和交替提交事务数据，而且是顺序写入磁盘，这就极大减少了数据库数据写入内存的瓶颈，极大提高了数据库数据写入磁盘的效率，从而极大提高了数据库的IO性能。
实施例3
本实施例提供了一种通过缓存事务提高写入效率的系统，包括处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现第一方面所述的通过缓存事务提高写入效率的方法。
综上，本发明极大提高了大规模数据库数据写入内存的速度、效率；极大提高了大规模数据库数据写入磁盘的速度、效率。
本发明由于打破了磁盘数据写入的效率瓶颈，同样配置的磁盘可以写入更多的数据库数据而不会影响性能，从而大大降低了硬件的成本投入。比如原本需要40个服务器支撑的大规模数据库写入应用现在可能只需10个服务器就可以足以应对。
本发明由于大量数据存于缓存中，访问速度快，极大提升了用户体验。整体极大提升了数据库的IO性能。且在一些需要大规模数据库数据写入的业务场景取得了良好应用效果。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1初始化，数据库数据写入内存，并在内存中根据数据完整性自动形成多个事务；
S2将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，且缓存写入数据与缓存事务提交在A和B中交叉进行；
S3将缓存块A和缓存块B的事务数据顺序写入磁盘；
S4判断缓存块数据写入磁盘失败时，事务线程则通过回滚数据，重新写入磁盘。
2.根据权利要求1所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，将内存中的多个事务数据分别写入缓存块A和缓存块B，具体写入过程如下：
a.先写入当前缓存块；
b.当缓存块A达到设定容量后，经线程调度，事务写入由缓存块A切换至缓存块B；
c.当缓存块B达到设定容量后，经线程调度，事务写入又由缓存块B切换至缓存块A。
3.根据权利要求2所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，线程把缓存块A中的m个事务当作一个整体事务A提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入，其中，m为正整数。
4.根据权利要求2所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，线程把缓存块B中的n个事务当作一个整体事务B提交至磁盘，并在提交结束后自我清空，等待新的事务数据写入，其中，n为正整数。
5.根据权利要求2所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，写入缓存块A和缓存块B被交替写入事务数据，并在达到设定容量或经过设定时间周期后交替提交事务数据。
6.根据权利要求2所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，当缓存块A经过设定时间周期后，经线程调度，事务写入由缓存块A切换至缓存块B，缓存块B成为当前写入缓存块。
7.根据权利要求2所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，当缓存块B经过设定时间周期后，经线程调度，事务写入又由缓存块B切换至缓存块A，缓存块A成为当前写入缓存块。
8.根据权利要求1所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，缓存块容量的大小配置与磁盘IO相适应。
9.根据权利要求1所述的一种通过缓存事务提高写入效率的方法，其特征在于，所述方法中，事务缓存提交线程的调度周期与缓存、磁盘的IO性能相匹配。
10.一种通过缓存事务提高写入效率的系统，其特征在于，包括处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至9中任一项所述的通过缓存事务提高写入效率的方法。
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