分布式缓存系统

分布式缓存

分布式缓存是为了解决 数据库服务器 和 Web服务器 之间的瓶颈，如果一个网站流量很大这个瓶颈将会非常明显，每次数据库查询耗费的时间将不容乐观。对于更新速度不是很快的站点，可以采用静态化来避免过多的数据查询，可使用Freemaker或Velocity来实现页面静态化。对于更新数据以秒级的站点，静态化也不会太理想，可通过分布式缓存系统来解决，如Redis、MemCache、SSDB等。

分布式缓存系统出现的原因

1. 互联网或电商应用系统中，业务需求复杂，必须对整个业务系统进行垂直拆分，以保证各个业务模块清晰并对外提供服务。
2. 用户群体广泛就必然存在高并发的问题，如果将引用系统部署在单节点服务器上，势必会对单服务器造成巨大的访问压力，因此需要将系统部署到不同的节点上，同时也要将不同的数据分散到不同的节点上。
3. 互联网时代大数据为王，人类正从IT时代走向DT时代，因为数据量大所以要对数据进行分布式处理。

【分布式缓存特性】

高性能：当传统数据库面临大规模数据访问时,磁盘I/O往往成为性能瓶颈,从而导致过高的响应延迟，能够将高速内存作为数据对象的存储介质,数据以key/value形式存储，理想情况下可以获得DRAM级的读写性能；

动态扩展性：支持弹性扩展，通过动态增加或减少节点应对变化的数据访问负载，提供可预测的性能与扩展性；同时最大限度地提高资源利用率；

高可用性：可用性包含数据可用性与服务可用性两方面.基于冗余机制实现高可用性,无单点失效,支持故障的自动发现，透明地实施故障切换，不会因服务器故障而导致缓存服务中断或数据丢失.动态扩展时自动均衡数据分区，同时保障缓存服务持续可用；

易用性：提供单一的数据与管理视图，API接口简单，,且与拓扑结构无关，动态扩展或失效恢复时无需人工配置，自动选取备份节点，多数缓存系统提供了图形化的管理控制台,便于统一维护。

分布式缓存优点

1，提升数据读取速度

2，提升系统扩展能力

3，降低存储成本

分布式缓存应用场景

1，用来缓存Web页面的内容片段，包括HTML、CSS和图片等,多应用于社交网站等；

2，缓存系统作为ORM框架的二级缓存对外提供服务，减轻数据库的负载压力,加速应用访问；

3，缓存包括Session会话状态及应用横向扩展时的状态数据等；,

4，并行处理，涉及大量中间计算结果需要共享；

5，分布式缓存提供了针对事件流的连续查询(continuousquery)处理技术，满足实时性需

6，分布式缓存为事务型应用提供高吞吐率、低延时的解决方案,支持高并发事务请求处理，多应用于铁路、金融服务和电信等领域。

数据存储方案

提到数据就不得不说数据库，目前主流的数据存储方案分为两个方向：

 

 

数据存储方案

• 关系型数据库
  如Oracle、MySQL、DB2、MSSQL...
• 非关系型数据库
  如MongoDB、HBase、Redis、LevelDB、CouchDB...

 

关系型与非关系型数据库之间的异同点

在Web开发中，经常要重复从数据库中获取相同的数据，这种重复的操作极大地增加了数据库的负载。缓存是解决这种问题最好的办法。

Redis就是一个高性能的、分布式的内存对象缓存系统，用于在动态应用中减少数据库负载，提升访问速度。

 

 

分布式缓存系统

在用户第一次发送请求时，从关系型数据库RDBMS中获取数据并返回，同时将该数据保存到分布式缓存系统中。当用户再次发送请求时，直接从分布式缓存系统中获取，以提高性能。这里使用Redis做集群的主从策略来实现高可用架构。

分布式缓存产品

实际开发中经常使用的分布式缓存系统主要有Redis、MemCache、SSDB，这三者都是KV存储方案，各有优缺，但Redis相比较而言实用性更加广泛。由于Redis特点突出，支持多种数据类型，如String、Hash、Set、List、StoredSet，并且有高可用的解决方案和集群方案，支持水平扩容。也就解决了大部分企业的需求，而MemCache、SSDB相对来说，解决方案并不算那么完善。

Redis与MemCache的区别

• 线程操作

Redis使用单核而Memcache使用多核，也就是说，Redis属于单线程操作，MemCache属于多线程操作。在多个用户同时请求时，Redis是处理完一个请求以后再去处理下一个请求。而MemCache可以同时处理多个请求。

• 数据结构

Redis不仅支持简单的KV类型的数据，同时提供List、Set、Hash等数据结构的存储。

• 数据安全性

Redis和MemCache都是将数据存储在内存中，都属于内存数据库。但是MemCache服务宕机或重启后数据是不可恢复的，而Redis服务宕机或重启后可以恢复。因此Redis可以做持久化，它会将内存数据定期同步到磁盘中。

Redis提供两种持久化策略，默认支持的是RDB持久化以及需要手工开启的AOF持久化。而MemCache仅仅是将数据存储在内存中。

• 数据备份

Redis支持数据备份，需开启master-slave主从策略。

• 过期策略

MemCache在set时就指定了过期时间，而Redis可以通过expire设置Key的过期时间。

• 内存回收

MemCache有内存回收机制，当程序中为它设置的内存大小，一旦存储的数据超过时，它会去自动回收，也就是释放，不然会出现内存溢出的情况。这是因为MemCache的数据都是存储在内存中的。而Redis不会出现这种情况，因为Redis可以将数据持久化到磁盘上。

Redis和SSDB的区别

SSDB是基于Google性能极高的LevelDB作为存储引擎去架构的，特性与Redis基本一致，而且可以和Redis完美整合。SSDB完全可以替换Redis，它与Redis的API兼容并支持Redis的客户端，也就是说，在redis-cli上的所有操作在SSDB中同样适用。由于SSDB该性能的写特性，所以很多时候可以通过Redis+SSDB实现分布式缓存的策略，即"用SSDB写用Redis读"。

Redis

Redis是一个开源的面向键值对Key-Value类型数据的分布式NoSQL数据库系统，它的特点是高性能，适用于高并发的应用场景。可以说Redis纯粹是为应用而产生的。

Redis是一个高性能的KV数据库，并提供多种语言的API。Redis的缺点也很明显，对事务的处理很弱，也无法做太复杂的关系型数据库中的模型。

Redis支持存储的Value类型相对更多，典型的如字符串String、链表List、集合Set、有序集合Zset（sorted set）、哈希类型Hash，这些数据类型都支持push和pop、add和remove，以及取交集、并集、差集等更为复杂的操作。由于这些操作都是原子性的，在此基础上，Redis支持各种不同方式的排序。

与MemCache一样为了保证效率，数据都被缓存在内存中，区别在于Redis会周期性的把更新的数据写入磁盘，或把修改操作写入追加的记录文件中，并且在此基础上实现master-slave主从同步策略，也就是数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步，从服务器可以关联其他类型的主服务器。因此，Redis的出现很大程度上弥补了MemCahe此类KV存储的不足，在部分场合可以对关系型数据库起到很好的补充作用。