Implémentation de compteurs distribués à l'aide de Redis

Qu'est-ce qu'un compteur distribué ?

Dans un système distribué, plusieurs nœuds doivent mettre à jour et lire les états communs, et les compteurs sont l'un des états les plus largement utilisés. En termes simples, un compteur est une variable dont la valeur est incrémentée ou décrémentée de 1 à chaque accès. C'est un indicateur utilisé pour suivre la progression d'un certain système. Les compteurs distribués font référence au fonctionnement et à la gestion des compteurs dans un environnement distribué.

Pourquoi utiliser Redis pour implémenter des compteurs distribués ?

Avec la popularité de l'informatique distribuée, de nombreux problèmes détaillés dans les systèmes distribués sont devenus plus importants. Le compteur est une variable simple. Cependant, dans un environnement distribué, le compteur doit prendre en charge des fonctionnalités telles qu'une concurrence élevée, une disponibilité distribuée, la persistance des données et des performances élevées. Redis peut répondre exactement à ces exigences et est également hautement évolutif et flexible.

Redis est une base de données NoSQL open source hautes performances largement utilisée dans la mise en cache, les files d'attente de messages, les verrous distribués et d'autres domaines. Redis prend en charge diverses structures de données, dont la plus couramment utilisée est String, et String est un type de données nécessaire à l'implémentation de compteurs. En plus de prendre en charge les opérations atomiques et à haute concurrence, il fournit également un mécanisme de persistance puissant et une méthode de partitionnement flexible, et peut prendre en charge une variété d'architectures distribuées telles que la réplication maître-esclave, le mode sentinelle et le mode cluster.

Comment implémenter un compteur distribué avec Redis ?

Redis fournit une variété de commandes pour faire fonctionner les types de données String, y compris les commandes incr et decr, qui peuvent être utilisées respectivement pour augmenter et diminuer la valeur du compteur, et dans un environnement multi-thread ou multi-processus, elles peuvent assurer l'atomicité.

Dans un environnement distribué, afin de réaliser le partage et la gestion des compteurs, nous devons utiliser les mécanismes de clustering, de réplication maître-esclave ou de mode sentinelle fournis par Redis pour former plusieurs nœuds Redis dans un cluster de services Redis et les diviser. puce pour obtenir un système de compteur hautement disponible et performant.

Ce qui suit est un moyen simple de l'implémenter :

1. Créer un cluster Redis

Tout d'abord, vous devez créer un cluster Redis et le configurer en mode partitionnement. Un cluster contient généralement plusieurs instances Redis, exécutées sur différentes machines. Chaque instance dispose de ressources de mémoire et de processeur indépendantes et est responsable du maintien des opérations de lecture et d'écriture pour une partie des données du cluster. Ces instances doivent être connectées via le réseau pour former un cluster de services Redis virtuel.

2. Configuration de la réplication maître-esclave

Dans un cluster Redis, chaque instance peut avoir un ou plusieurs nœuds esclaves pour réaliser une veille chaude maître-esclave ou une séparation maître-esclave en lecture et en écriture. Le nœud maître est responsable de la réception des connexions client et du traitement de leurs demandes ; le nœud esclave est responsable de la synchronisation des données du nœud maître et de la fourniture de services de lecture de sauvegarde. La réplication maître-esclave peut garantir la fiabilité et la cohérence des données dans le cluster et réduire l'impact des points de défaillance uniques.

3. Utilisez les commandes incr et decr pour implémenter des compteurs

Dans le cluster Redis, chaque instance peut avoir plusieurs espaces de noms (c'est-à-dire plusieurs bases de données) et chaque espace de noms contient plusieurs paires clé-valeur. Pour les compteurs, vous pouvez les considérer comme une seule paire clé-valeur sous un espace de noms, puis utiliser les commandes incr et decr pour opérer dessus.

Par exemple, nous pouvons stocker une paire clé-valeur de type String nommée "counter" dans Redis et définir sa valeur initiale sur 0. Lorsque vous devez y ajouter 1, il vous suffit d'appeler la commande incr, qui ajoutera automatiquement 1 à la valeur de la paire clé-valeur et renverra le résultat. De même, si vous devez le décrémenter de 1, vous pouvez appeler la commande decr. Ces opérations sont atomiques, le compteur est donc garanti correct et synchronisé quel que soit le nombre de threads ou de clients qui y accèdent simultanément.

4. Ajouter un délai d'expiration

Afin d'éviter que le compteur ne soit augmenté ou diminué indéfiniment en raison d'activités invalides et d'autres raisons, nous pouvons effacer automatiquement le compteur en définissant le délai d'expiration. Dans Redis, vous pouvez utiliser la commande expire pour définir la durée de survie d'une paire clé-valeur sur une certaine période. Lorsque la paire clé-valeur dépasse sa durée de survie, Redis la supprimera automatiquement.

Par exemple, nous pouvons régler le délai d'expiration du compteur à 1 heure, de sorte que même si le compteur continue d'augmenter ou de diminuer, il n'expirera automatiquement qu'après 1 heure, assurant ainsi l'efficacité et la sécurité du compteur.

Conclusion

Le compteur distribué est un élément essentiel dans les systèmes distribués car il peut suivre et enregistrer des indicateurs de progression des systèmes distribués et peut être utilisé pour mettre en œuvre une série d'applications avancées, telles que les verrous distribués, la mise à l'échelle automatique et le déclenchement d'événements. etc. L'utilisation de Redis pour implémenter des compteurs distribués, qu'il s'agisse d'une seule machine ou de plusieurs machines, d'un seul thread ou de plusieurs threads, peut atteindre une haute disponibilité, des performances élevées, une cohérence élevée et une sécurité élevée.

Ce qui précède est le contenu détaillé de. pour plus d'informations, suivez d'autres articles connexes sur le site Web de PHP en chinois!