CN103747073A - 一种分布式缓存的方法和*** - Google Patents

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张文明
张国斌
李爽
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Abstract

本发明实施例提供一种分布式缓存的方法和***，涉及数据存储领域，提高分布式缓存***的数据访问速度。该方法包括:分布式缓存***获取业务应用的数据操作请求,并根据该数据操作请求指示操作数据的键值通过哈希运算得到对应该数据的虚拟队列vBucket的标识信息；获取该vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系，并根据该对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将该数据操作请求分配到该第一缓存服务节点进行相应的数据操作。本发明实施例用于分布式缓存数据。

Description

一种分布式缓存的方法和***
技术领域
本发明涉及数据存储领域，尤其涉及一种分布式缓存的方法和***。
背景技术
随着互联网技术的不断普及，互联网上传输的数据量出现了爆发式的增长，其中，应用服务器从数据库中读取数据并在浏览器中显示，许多网络应用也都将数据保存到数据库中。随着数据量的增大、访问的集中，增加了数据库的负担并造成了数据库的响应恶化，网站显示延迟等影响。
为了解决上述问题，现有技术中越来越广泛的运用到分布式缓存技术，其中，现有的分布式缓存多采用主从结构，即主缓存服务节点建立数据目录用于存储从缓存服务节点存储的数据信息，则应用服务器在接收到用户的数据请求消息后，根据该数据请求消息获取该主缓存服务节点中的目标数据，若该主缓存服务节点没有缓存该目标数据，则该主缓存服务节点根据该数据目录去访问从缓存服务节点，并在获取到该目标数据后，将该目标数据发送至该应用服务器。同时，该主缓存服务节点还需要管理各个从缓存服务节点上的存储数据，考虑负载均衡。
可见，在现有的分布式缓存模式中，主缓存服务节点的负担很大，当多台应用服务器同时向分布式缓存***发起数据访问请求时，会增加主缓存服务器的响应时间，降低了数据访问的速度。
发明内容
本发明提供一种分布式缓存的方法和***，能够提高分布式缓存***的数据访问速度。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种分布式缓存的方法，应用于包含至少两个缓存服务节点的分布式缓存***，所述方法包括：
获取业务应用的数据操作请求；其中，所述数据操作请求包括所述数据操作请求所指示操作的数据的键值；
根据所述键值通过哈希hash运算得到对应所述数据的虚拟队列vBucket的标识信息；
获取所述vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系；
根据所述对应关系确定所述vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，并将所述数据操作请求分配到所述第一缓存服务节点进行相应的数据操作。
在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
将所述第一缓存服务节点中存储的vBucket进行复制得到备份vBucket，并将所述备份vBucket存储到第二缓存服务节点中；
当所述第一缓存服务节点发生故障时，将所述数据操作请求切换到所述第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
结合第一方面或者第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：
获取数据重构指令；
将所述第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点；
将所述vBucket与所述第一缓存服务节点的对应关系更改为所述vBucket与所述第三缓存服务节点的对应关系。
结合第一方面或者第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述方法还包括：
调整所述第一缓存服务节点的存储容量。
结合第一方面或者第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述方法还包括：
设置所述第一缓存服务节点的访问权限；
所述将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作包括：
在确定所述数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作。
本发明第二方面提供一种分布式缓存***，包括至少一个缓存服务节点，所述分布式缓存***还包括分布式代理设备和对应关系配置设备；
所述分布式代理设备，用于接收业务应用的数据操作请求；其中，所述数据操作请求包括所述数据操作请求所指示操作的数据的键值；
所述分布式代理设备还用于，根据所述键值通过哈希hash运算得到对应所述数据的虚拟队列vBucket的标识信息；
所述对应关系配置设备，用于获取所述vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系；
所述分布式代理设备还用于，根据所述对应关系配置设备获取到的所述对应关系确定所述vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将所述数据操作请求分配到所述第一缓存服务节点上进行相应的数据操作。
在第二方面的第一种可能的实现方式中，所述分布式缓存***包括缓存数据复制设备；
所述缓存数据复制设备用于，将所述第一缓存服务节点中的vBucket复制得到备份vBucket，并将所述备份vBucket存储到第二缓存服务节点中。
结合第二方面或者第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述分布式缓存***包括数据重构设备；
所述数据重构设备用于，获取数据重构指令，将所述第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点中；
所述对应关系配置设备具体用于，将所述vBucket与所述第一缓存服务节点的对应关系更改为所述vBucket与所述第三缓存服务节点的对应关系。
结合第二方面或者第一种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述分布式缓存***包括容量配置设备；
所述容量配置设备用于，调整所述第一缓存服务节点的存储容量。
结合第二方面或者第一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述分布式缓存***包括身份验证设备；
所述身份验证设备用于对所述第一缓存服务节点设置访问权限；
所述分布式代理设备具体用于，在确定所述数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作。
采用上述方案，分布式缓存***在获取到业务应用的数据操作请求时，根据数据键值通过哈希运算得到对应该数据的vBucket标识信息，并查询vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将该数据操作请求分配到该第一缓存服务节点进行相应的数据操作。这样，由于各个缓存服务节点之间没有主次之分，该分布式缓存***在访问数据时，无需通过主缓存服务节点中转，从而提高了该分布式缓存***的数据访问速度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种分布式缓存的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种分布式缓存***的应用场景示意图；
图3为本发明实施例提供的一种分布式缓存***。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例提供一种分布式缓存的方法，如图1所示，该方法的执行主体是分布式缓存***，包括：
S101、分布式缓存***获取业务应用的数据操作请求。
其中，该数据操作请求包括该数据操作请求所指示操作的数据的键值。
需要说明的是，数据由Key（键）和Value（值）两部分构成，其中，Key相当于数据的索引，Value是Key所代表的数据内容，一个Value可能具有多个键值，用户可以根据键值访问到数据内容。
具体地，该分布式缓存***的应用场景如图2所示，用户在客户端进行业务操作，如用户在浏览器中浏览网页时触发产生的数据操作请求，应用服务器在接收到该数据操作请求后，将该数据操作请求发送至该分布式缓存***，由该分布式缓存***进行相应的数据操作。
S102、该分布式缓存***根据该键值通过哈希hash算法得到对应该数据的vBucket标识信息。
需要说明的是，在分布式缓存模式中，设置了多个缓存服务节点，在每个缓存服务节点上存储有多个数据单元，该数据单元作为分布式缓存的基础，是不可以分割的整体，如一个订单信息或一个用户信息，其中，每一个数据单元对应一个虚拟队列vBucket。
具体地，该分布式缓存***存储有各个vBucket的地址信息，并对各个vBucket地址进行编号，形成带编号的vBucket地址表，即形成了编号与vBucket地址的对应关系，每个编号对应一个vBucket地址，若第一编号与第一vBucket地址相对应，则通过对该键值进行哈希运算得到所述第一编号对应的第一哈希值，也就能通过所述第一哈希值得到该第一vBucket的地址。
S103、该分布式缓存***获取vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系。
示例地，该分布式缓存***在初始化时记录有每一个vBucket与存储该vBucket的缓存服务节点的对应关系，建立vBucket与缓存服务节点的对应关系表，若该分布式缓存***在确定某一vBucket标识信息时，通过查询该对应关系表即可确定该vBucket标识信息对应的缓存服务节点。
可选地，该分布式缓存***获取数据重构指令，并根据该数据重构指令将该第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点，将该vBucket与该第一缓存服务节点的对应关系更改为该vBucket与该第三缓存服务节点的对应关系。
具体地，在该分布式缓存***加入新的缓存服务节点时，该分布式缓存***获取数据重构指令，并按照该数据重构指令将所有缓存服务节点中存储的vBucket进行迁移，例如，将与该新加入的缓存服务节点（即第三缓存服务节点）相邻的缓存服务节点中的vBucket存储到该新加入的缓存服务节点中，同时，考虑到负载均衡，其他缓存服务节点中的vBucket可能也会进行相应的迁移，并在上述vBucket与缓存服务节点的对应关系表中，更新迁移后的vBucket与缓存服务节点的对应关系。这样，由于更改vBucket与缓存服务节点的对应关系不会对该分布式缓存***根据数据键值通过哈希hash算法得到对应该数据的vBucket标识信息造成影响，因此，该分布式缓存***可以实现动态扩容。
另外，当该分布式缓存***中的某一缓存服务节点出现故障时，该分布式缓存***需要移除该缓存服务节点，此时同样需要将该缓存服务节点中的vBucket进行迁移，并在迁移后更新迁移后的vBucket与缓存服务节点的对应关系。
S104、该分布式缓存***根据该对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，并将该数据操作请求分配到该缓存服务节点进行相应的数据操作。
可选地，该分布式缓存***将该第一缓存服务节点中存储的vBucket进行复制得到备份vBucket，并将该备份vBucket存储到第二缓存服务节点中，则当该第一缓存服务节点发生故障时，该分布式缓存***将该数据操作请求切换到该第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
需要说明的是，每个缓存服务节点即存储活跃的数据，即ActiveVBucket，又保存数据副本，即Replica VBucket，也就是说，每一个VBucket会被复制并且每个备份vBucket同样会被存储在缓存服务节点中，其中，同一个vBucket的Active vBucket和Replica vBucket不会存储在同一个缓存服务节点中。
另外，该分布式缓存***在对数据键值进行哈希运算时，会得到对应的Active vBucket，Replica vBucket不会被访问到。
具体地，该第一缓存服务节点存储有该vBucket的ActivevBucket，当该第一缓存服务节点发生故障时，该vBucket的ReplicavBucket转换为Active vBucket，并将该数据操作请求切换到存储该Replica vBucket的第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
可选地，该分布式缓存***调整该第一缓存服务节点的存储容量。
可选地，该分布式缓存***设置该第一缓存服务节点的访问权限，并在确定该数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将该数据操作请求分配到该缓存服务节点进行相应的数据操作。
具体地，该分布式缓存***允许用户配置不同的端口访问不同缓存服务节点，并且可以对该缓存服务节点设置验证密码，则当该分布式缓存***在确定该数据操作请求对应的用户满足访问权限（如验证密码正确）时，将该数据操作请求分配到该缓存服务节点进行相应的数据操作。
采用上述方法，分布式缓存***在获取到业务应用的数据操作请求时，根据数据键值通过哈希运算得到对应该数据的vBucket标识信息，并查询vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将该数据操作请求分配到该第一缓存服务节点进行相应的数据操作。这样，由于各个缓存服务节点之间没有主次之分，该分布式缓存***在访问数据时，无需通过主缓存服务节点中转，从而提高了该分布式缓存***的数据访问速度。
本发明实施例提供一种分布式缓存***，如图3所示，该分布式缓存***包括：至少两个缓存服务节点31，分布式代理设备32和对应关系配置设备33，其中，
该至少两个缓存服务节点31，用于缓存数据。
该分布式代理设备32，用于接收业务应用的数据操作请求；其中，该数据操作请求包括该数据操作请求所指示操作的数据的键值。
该分布式代理设备32还用于，根据该键值通过哈希hash运算得到对应该数据的虚拟队列vBucket的标识信息。
该对应关系配置设备33，用于获取该vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系。
该分布式代理设备32还用于，根据该对应关系配置设备33获取到的该对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将该数据操作请求分配到该第一缓存服务节点上进行相应的数据操作。
需要说明的是，数据由Key（键）和Value（值）两部分构成，其中，Key相当于数据的索引，Value是Key所代表的数据内容，一个Value可能具有多个键值，用户可以根据键值访问到数据内容。
具体地，该分布式缓存***的应用场景如图2所示，用户在客户端进行业务操作，如用户在浏览器中浏览网页时触发产生的数据操作请求，应用服务器在接收到该数据操作请求后，将该数据操作请求发送至该分布式缓存***，由该分布式缓存***进行相应的数据操作。
另外，在分布式缓存模式中，设置了多个缓存服务节点，在每个缓存服务节点上存储有多个数据单元，该数据单元作为分布式缓存的基础，是不可以分割的整体，如一个订单信息或一个用户信息，其中，每一个数据单元对应一个虚拟队列vBucket。
具体地，该分布式缓存***存储有各个vBucket的地址信息，并对各个vBucket地址进行编号，形成带编号的vBucket地址表，即形成了编号与vBucket地址的对应关系，每个编号对应一个vBucket地址，若第一编号与第一vBucket地址相对应，则通过对该键值进行哈希运算得到所述第一编号对应的第一哈希值，也就能通过所述第一哈希值得到该第一vBucket的地址。
示例地，该分布式缓存***在初始化时记录有每一个vBucket与存储该vBucket的缓存服务节点的对应关系，建立vBucket与缓存服务节点的对应关系表，若该分布式缓存***在确定某一vBucket标识信息时，通过查询该对应关系表即可确定该vBucket标识信息对应的缓存服务节点。
可选地，该分布式缓存***包括数据重构设备35,该数据重构设备用于，获取数据重构指令，将该第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点中,该对应关系配置设备33具体用于，将该vBucket与该第一缓存服务节点的对应关系更改为该vBucket与该第三缓存服务节点的对应关系。
具体地，在该分布式缓存***加入新的缓存服务节点时，该分布式缓存***获取数据重构指令，并按照该数据重构指令将所有缓存服务节点中存储的vBucket进行迁移，例如，将与该新加入的缓存服务节点（即第三缓存服务节点）相邻的缓存服务节点中的vBucket存储到该新加入的缓存服务节点中，同时，考虑到负载均衡，其他缓存服务节点中的vBucket可能也会进行相应的迁移，并在上述vBucket与缓存服务节点的对应关系表中，更新迁移后的vBucket与缓存服务节点的对应关系。这样，由于更改vBucket与缓存服务节点的对应关系不会对该分布式缓存***根据数据键值通过哈希hash算法得到对应该数据的vBucket标识信息造成影响，因此，该分布式缓存***可以实现动态扩容。
另外，当该分布式缓存***中的某一缓存服务节点出现故障时，该分布式缓存***需要移除该缓存服务节点，此时同样需要将该缓存服务节点中的vBucket进行迁移，并在迁移后更新迁移后的vBucket与缓存服务节点的对应关系。
可选地，该分布式缓存***包括缓存数据复制设备34，该缓存数据复制设备34用于，将该第一缓存服务节点中的vBucket复制得到备份vBucket，并将该备份vBucket存储到第二缓存服务节点中。
具体地，该分布式缓存***将该第一缓存服务节点中存储的vBucket进行复制得到备份vBucket，并将该备份vBucket存储到第二缓存服务节点中，则当该第一缓存服务节点发生故障时，该分布式缓存***将该数据操作请求切换到该第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
需要说明的是，每个缓存服务节点即存储活跃的数据，即ActiveVBucket，又保存数据副本，即Replica VBucket，也就是说，每一个VBucket会被复制并且每个备份vBucket同样会被存储在缓存服务节点中，其中，同一个vBucket的Active vBucket和Replica vBucket不会存储在同一个缓存服务节点中。
另外，该分布式缓存***在对数据键值进行哈希运算时，会得到对应的Active vBucket，Replica vBucket不会被访问到。
具体地，该第一缓存服务节点存储有该vBucket的ActivevBucket，当该第一缓存服务节点发生故障时，该vBucket的ReplicavBucket转换为Active vBucket，并将该数据操作请求切换到存储该Replica vBucket的第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
可选地，该分布式缓存***包括容量配置设备36，该容量配置设备36用于，调整该第一缓存服务节点的存储容量。
可选地，该分布式缓存***包括身份验证设备37，该身份验证设备37用于，对该第一缓存服务节点设置访问权限，该分布式代理设备32具体用于，在确定该数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将该数据操作请求分配到该缓存服务节点进行相应的数据操作。
具体地，该分布式缓存***允许用户配置不同的端口访问不同缓存服务节点，并且可以对该缓存服务节点设置验证密码，则当该分布式缓存***在确定该数据操作请求对应的用户满足访问权限（如验证密码正确）时，将该数据操作请求分配到该缓存服务节点进行相应的数据操作。
采用上述分布式缓存***，该分布式缓存***在获取到业务应用的数据操作请求时，根据数据键值通过哈希运算得到对应该数据的vBucket标识信息，并查询vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系确定该vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将该数据操作请求分配到该第一缓存服务节点进行相应的数据操作。这样，由于各个缓存服务节点之间没有主次之分，该分布式缓存***在访问数据时，无需通过主缓存服务节点中转，从而提高了该分布式缓存***的数据访问速度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种分布式缓存的方法，其特征在于，应用于包含至少两个缓存服务节点的分布式缓存***，所述方法包括：
获取业务应用的数据操作请求；其中，所述数据操作请求包括所述数据操作请求所指示操作的数据的键值；
根据所述键值通过哈希hash运算得到对应所述数据的虚拟队列vBucket的标识信息；
获取所述vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系；
根据所述对应关系确定所述vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，并将所述数据操作请求分配到所述第一缓存服务节点进行相应的数据操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
将所述第一缓存服务节点中存储的vBucket进行复制得到备份vBucket，并将所述备份vBucket存储到第二缓存服务节点中；
当所述第一缓存服务节点发生故障时，将所述数据操作请求切换到所述第二缓存服务节点上进行相应的数据操作。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取数据重构指令；
将所述第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点；
将所述vBucket与所述第一缓存服务节点的对应关系更改为所述vBucket与所述第三缓存服务节点的对应关系。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
调整所述第一缓存服务节点的存储容量。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
设置所述第一缓存服务节点的访问权限；
所述将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作包括：
在确定所述数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作。
6.一种分布式缓存***，包括至少两个缓存服务节点，其特征在于，所述分布式缓存***还包括分布式代理设备和对应关系配置设备；
所述分布式代理设备，用于接收业务应用的数据操作请求；其中，所述数据操作请求包括所述数据操作请求所指示操作的数据的键值；
所述分布式代理设备还用于，根据所述键值通过哈希hash运算得到对应所述数据的虚拟队列vBucket的标识信息；
所述对应关系配置设备，用于获取所述vBucket标识信息与缓存服务节点的对应关系；
所述分布式代理设备还用于，根据所述对应关系配置设备获取到的所述对应关系确定所述vBucket标识信息对应的第一缓存服务节点，将所述数据操作请求分配到所述第一缓存服务节点上进行相应的数据操作。
7.根据权利要求6所述的分布式缓存***，其特征在于，所述分布式缓存***包括缓存数据复制设备；
所述缓存数据复制设备用于，将所述第一缓存服务节点中的vBucket复制得到备份vBucket，并将所述备份vBucket存储到第二缓存服务节点中。
8.根据权利要求6或7所述的分布式缓存***，其特征在于，所述分布式缓存***包括数据重构设备；
所述数据重构设备用于，获取数据重构指令，将所述第一缓存服务节点中的vBucket迁移到第三缓存服务节点中；
所述对应关系配置设备具体用于，将所述vBucket与所述第一缓存服务节点的对应关系更改为所述vBucket与所述第三缓存服务节点的对应关系。
9.根据权利要求6或7所述的分布式缓存***，其特征在于，所述分布式缓存***包括容量配置设备；
所述容量配置设备用于，调整所述第一缓存服务节点的存储容量。
10.根据权利要求6或7所述的分布式缓存***，其特征在于，所述分布式缓存***包括身份验证设备；
所述身份验证设备用于对所述第一缓存服务节点设置访问权限；
所述分布式代理设备具体用于，在确定所述数据操作请求对应的用户满足访问权限时，将所述数据操作请求分配到所述缓存服务节点进行相应的数据操作。
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