Redis를 사용하여 분산 캐싱을 구현하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다.

이 기사에서는 분산 캐싱과 관련된 문제를 주로 정리하는 Redis에 대한 관련 지식을 제공합니다. 분산이란 여러 애플리케이션으로 구성되어 있으며 궁극적으로 모두 웹 측에 서비스를 제공한다는 의미입니다. . 모두에게 도움이 되기를 바랍니다.

추천 학습: Redis 동영상 튜토리얼

분산 캐시 설명:

분산 캐시의 초점은 배포에 있다고 생각합니다. 많은 분산 배포, 분산 잠금, 사물, 시스템 등이 있습니다. 이는 배포 자체에 대한 명확한 이해를 제공합니다. 배포는 다양한 서버에 배포되어 궁극적으로 웹 측에 서비스를 제공할 수 있는 여러 애플리케이션으로 구성됩니다.
분산 캐싱에는 다음과 같은 장점이 있습니다.

1. 모든 웹 서버의 캐시된 데이터는 동일하며, 애플리케이션과 서버가 다르기 때문에 캐시된 데이터는 다르지 않습니다.
2. 캐시는 독립적이며 웹 서버를 다시 시작하거나 삭제 및 추가해도 영향을 받지 않습니다. 즉, 웹에서의 이러한 변경으로 인해 캐시된 데이터가 변경되지 않습니다.

기존 단일 애플리케이션 아키텍처에서는 사용자 방문 횟수가 높지 않기 때문에 대부분의 캐시는 사용자 정보와 일부 페이지를 저장하기 위해 존재하며 대부분의 작업은 DB와 직접 읽고 쓰는 방식입니다.
ERP, SCM, CRM 및 기타 시스템과 같은 기존 OA 프로젝트는 사용자 수가 적고 대부분의 회사에서 비즈니스상의 이유로 인해 여전히 단일 애플리케이션 아키텍처를 사용합니다. , 그러나 일부 시스템에서는 사용자 수가 증가하고 비즈니스가 확장됨에 따라 DB 병목 현상이 나타납니다.

이 상황에 대처하는 방법은 두 가지가 있는데 아래에서 배웠습니다

(1): 사용자 방문 횟수는 많지 않지만 읽고 쓰는 데이터의 양이 많을 때 일반적으로 채택하는 방법은 다음과 같습니다. 읽기와 쓰기를 분리하고, 하나의 마스터와 여러 슬레이브를 사용하고, 하드웨어를 업그레이드하여 DB 병목 현상 문제를 해결합니다.
이런 단점도 순전히:

1. 사용자 수가 많을 때는 어떻게 해야 할까요? ,
2. 성능 향상은 제한적입니다. ,
3. 가격 대비 성능 비율은 높지 않습니다. 성능을 향상하려면 많은 비용이 필요합니다(예를 들어 현재 I/O 처리량이 0.9인데 1.0으로 늘려야 합니다. 시스템 구성을 늘리면 이 가격은 실제로 상당합니다)

(2): 사용자 수가 방문 횟수도 증가하므로 문제를 해결하려면 캐싱을 도입해야 합니다. 그림에서는 캐싱의 일반적인 역할을 설명합니다.

캐싱은 주로 변경 빈도가 낮고 자주 방문하는 데이터를 대상으로 합니다. DB 데이터베이스는 데이터를 굳히는 용도로만 사용하거나 자주 변경되는 데이터를 읽는 용도로만 사용하는 것으로 이해할 수 있습니다. SET 그리기 작업은 캐시의 존재를 임시 데이터베이스로 활용할 수 있음을 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 예약된 작업을 통해 캐시와 데이터베이스의 데이터를 동기화할 수 있다는 장점이 있습니다. 데이터베이스를 캐시에 저장합니다.

캐시의 출현으로 데이터베이스 압박 문제는 해결되지만, 다음과 같은 상황이 발생하면 캐시가 더 이상 제 역할을 하지 못하게 됩니다. 캐시 침투, 캐시 고장, 캐시 눈사태 세 가지 상황이 발생합니다.

캐시 침투: 우리는 프로그램에서 캐시를 사용할 때 일반적으로 원하는 캐시 데이터를 캐시에 쿼리합니다. 캐시에 원하는 데이터가 없으면 캐시가 그 역할을 잃게 됩니다. 이때 DB 라이브러리에 연락하여 데이터를 요청하면 됩니다. 이때 이러한 작업이 너무 많으면 데이터베이스가 충돌하는 상황을 방지해야 합니다. 예를 들어, 캐시에서 사용자 정보를 얻지만 캐시에 존재하지 않는 사용자 정보를 의도적으로 입력하여 캐시를 피하고 데이터에 대한 압력을 되돌립니다. 이 문제를 해결하기 위해 캐시에서는 사용자 정보를 찾을 수 없고, 이때 데이터베이스에서는 사용자 정보를 쿼리할 수 없기 때문에 처음 액세스한 데이터를 캐시할 수 있습니다. 캐시로 전환하면 일부 사람들은 액세스할 수 있는 고유한 매개변수가 수만 개에 달하고 캐시를 피할 수 있는 경우 어떻게 해야 하는지 궁금해할 수 있습니다. 또한 데이터를 저장하고 캐시를 지우기 위해 만료 시간을 더 짧게 설정합니다. .

캐시 분석: 만료 시간이 설정된 일부 캐시 KEY의 경우 만료되면 높은 동시 액세스(캐시 무효화)로 프로그램에 액세스합니다. 이때 뮤텍스 잠금을 사용하여 해결합니다. 문제는

Mutex 잠금 원리: 10,000명의 사용자가 액세스했지만 단 한 명의 사용자만이 데이터베이스에 액세스할 수 있는 권한을 얻을 수 있다는 것입니다. 이번에는 남은 방문자에게 권한이 없으므로 캐시에 액세스하기를 기다립니다.

만료되지 않음: 어떤 사람들은 만료 시간을 설정하지 않으면 충분하지 않다고 생각할 수도 있습니다. 네, 하지만 이것도 단점이 있습니다. 정기적으로 캐시를 업데이트해야 합니다. 이때 캐시에 있는 데이터는 상대적으로 지연됩니다.

캐시 눈사태: 동시에 여러 개의 캐시가 만료되도록 설정되어 있음을 의미하며, 이때 대량의 데이터 액세스가 발생하고(캐시 무효화) 데이터베이스 DB에 대한 압박이 다시 발생합니다. 해결 방법은 만료 시간을 설정할 때 만료 시간에 임의의 숫자를 추가하여 넓은 영역에서 캐시가 실패하지 않도록 하는 것입니다.

프로젝트 준비

1. 먼저 Redis를 설치하세요. 여기를 참조하세요
2. 그런 다음 다운로드 및 설치: 클라이언트 도구: RedisDesktopManager(편리한 관리)
3. 프로젝트 Nuget에서 Microsoft.Extensions.Caching.Redis를 참조하세요.

이를 위해 새 ASP.NET Core MVC 프로젝트를 만들고 먼저 프로젝트 시작 클래스의 ConfigureServices 메서드에 Redis 서비스를 등록합니다.

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    //将Redis分布式缓存服务添加到服务中
    services.AddDistributedRedisCache(options =>
    {
        //用于连接Redis的配置  Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString")读取配置信息的串
        options.Configuration = "localhost";// Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString");
        //Redis实例名DemoInstance
        options.InstanceName = "DemoInstance";
    });
    services.AddMvc();
}

IP 주소, 포트 번호 및 IP 주소를 지정할 수도 있습니다. 위의 Redis 서비스 등록 시 Redis 서버의 로그인 비밀번호:

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    //将Redis分布式缓存服务添加到服务中
    services.AddDistributedRedisCache(options =>
    {
        //用于连接Redis的配置  Configuration.GetConnectionString("RedisConnectionString")读取配置信息的串
        options.Configuration = "192.168.1.105:6380,password=1qaz@WSX3edc$RFV";//指定Redis服务器的IP地址、端口号和登录密码
        //Redis实例名DemoInstance
        options.InstanceName = "DemoInstance";
    });
    services.AddMvc();
}

나중에 위의 options.InstanceName에서 설정한 Redis 인스턴스 이름 DemoInstance가 어떤 용도로 사용되는지 설명하겠습니다. services.AddDistributedRedisCache 메서드에서 Redis 서버를 호출하면 나중에 소개되는 IDistributedCache를 호출하면 Redis 서버 작업이 시간 초과될 때 인터페이스의 메서드에서 RedisConnectionException 및 RedisTimeoutException이 발생하므로 아래 Redis 서비스를 등록할 때 세 가지 시간 초과를 지정합니다.

public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    //将Redis分布式缓存服务添加到服务中
    services.AddDistributedRedisCache(options =>
    {
        options.ConfigurationOptions = new StackExchange.Redis.ConfigurationOptions()
        {
            Password = "1qaz@WSX3edc$RFV",
            ConnectTimeout = 5000,//设置建立连接到Redis服务器的超时时间为5000毫秒
            SyncTimeout = 5000,//设置对Redis服务器进行同步操作的超时时间为5000毫秒
            ResponseTimeout = 5000//设置对Redis服务器进行操作的响应超时时间为5000毫秒
        };

        options.ConfigurationOptions.EndPoints.Add("192.168.1.105:6380");
        options.InstanceName = "DemoInstance";
    });
    services.AddMvc();
}

그 중 ConnectTimeout은 Redis 서버에 연결을 설정하기 위한 시간 초과 기간이며, SyncTimeout 및 ResponseTimeout은 Redis 서버에서 데이터 작업에 대한 시간 초과 기간입니다. 위에서는 options.ConfigurationOptions 속성을 사용하여 Redis 서버

IDistributedCache 인터페이스

의 IP 주소, 포트 번호 및 로그인 비밀번호를 설정했습니다. 프로젝트에서 참조: Microsoft.Extensions.Caching.Distributed 사용

IDistributedCache 인터페이스 동기식 및 비동기식 메서드가 포함되어 있습니다. 인터페이스를 사용하면 분산 캐시 구현에서 항목을 추가, 검색 및 삭제할 수 있습니다. IDistributedCache 인터페이스에는 문자열 키를 사용하고 캐시에 있는 경우 캐시 항목을 바이트[]로 검색하는

Get, GetAsync
메서드가 포함되어 있습니다.
Set, SetAsync
문자열 키를 사용하여 캐시에 항목(바이트[] 형식)을 추가하거나 변경합니다.
Refresh, RefreshAsync
키를 기반으로 캐시의 항목을 새로 고치고 조정 가능한 만료 시간 초과 값(있는 경우)을 재설정합니다.
Remove, RemoveAsync
키를 기반으로 캐시 항목을 제거합니다. Remove 메서드에 전달된 키가 Redis에 없으면 Remove 메서드는 오류를 보고하지 않지만 아무 일도 일어나지 않습니다. 그러나 Remove 메서드에 전달된 매개 변수가 null이면 예외가 발생합니다.
위에서 언급했듯이 IDistributedCache 인터페이스의 Set 및 Get 메서드는 byte[] 바이트 배열을 통해 Redis의 데이터에 액세스하기 때문에 어떤 의미에서는 그다지 편리하지 않습니다. 아래에서는 RedisCache 클래스를 캡슐화하므로 모든 유형의 데이터에 액세스할 수 있습니다. 레디스에서.

Json.NET Nuget 패키지는 Json 형식을 직렬화 및 역직렬화하는 데 사용됩니다.

using Microsoft.Extensions.Caching.Distributed;
using Newtonsoft.Json;
using System.Text;

namespace AspNetCoreRedis.Assembly
{
    /// <summary>
    /// RedisCache缓存操作类
    /// </summary>
    public class RedisCache
    {
        protected IDistributedCache cache;

        /// <summary>
        /// 通过IDistributedCache来构造RedisCache缓存操作类
        /// </summary>
        /// <param name="cache">IDistributedCache对象</param>
        public RedisCache(IDistributedCache cache)
        {
            this.cache = cache;
        }

        /// <summary>
        /// 添加或更改Redis的键值，并设置缓存的过期策略
        /// </summary>
        /// <param name="key">缓存键</param>
        /// <param name="value">缓存值</param>
        /// <param name="distributedCacheEntryOptions">设置Redis缓存的过期策略，可以用其设置缓存的绝对过期时间（AbsoluteExpiration或AbsoluteExpirationRelativeToNow），也可以设置缓存的滑动过期时间（SlidingExpiration）</param>
        public void Set(string key, object value, DistributedCacheEntryOptions distributedCacheEntryOptions)
        {
            //通过Json.NET序列化缓存对象为Json字符串
            //调用JsonConvert.SerializeObject方法时，设置ReferenceLoopHandling属性为ReferenceLoopHandling.Ignore，来避免Json.NET序列化对象时，因为对象的循环引用而抛出异常
            //设置TypeNameHandling属性为TypeNameHandling.All，这样Json.NET序列化对象后的Json字符串中，会包含序列化的类型，这样可以保证Json.NET在反序列化对象时，去读取Json字符串中的序列化类型，从而得到和序列化时相同的对象类型
            var stringObject = JsonConvert.SerializeObject(value, new JsonSerializerSettings()
            {
                ReferenceLoopHandling = ReferenceLoopHandling.Ignore,
                TypeNameHandling = TypeNameHandling.All
            });

            var bytesObject = Encoding.UTF8.GetBytes(stringObject);//将Json字符串通过UTF-8编码，序列化为字节数组

            cache.Set(key, bytesObject, distributedCacheEntryOptions);//将字节数组存入Redis
            Refresh(key);//刷新Redis
        }

        /// <summary>
        /// 查询键值是否在Redis中存在
        /// </summary>
        /// <param name="key">缓存键</param>
        /// <returns>true：存在，false：不存在</returns>
        public bool Exist(string key)
        {
            var bytesObject = cache.Get(key);//从Redis中获取键值key的字节数组，如果没获取到，那么会返回null

            if (bytesObject == null)
            {
                return false;
            }

            return true;
        }

        /// <summary>
        /// 从Redis中获取键值
        /// </summary>
        /// <typeparam name="T">缓存的类型</typeparam>
        /// <param name="key">缓存键</param>
        /// <param name="isExisted">是否获取到键值，true：获取到了，false：键值不存在</param>
        /// <returns>缓存的对象</returns>
        public T Get<T>(string key, out bool isExisted)
        {
            var bytesObject = cache.Get(key);//从Redis中获取键值key的字节数组，如果没获取到，那么会返回null

            if (bytesObject == null)
            {
                isExisted = false;
                return default(T);
            }

            var stringObject = Encoding.UTF8.GetString(bytesObject);//通过UTF-8编码，将字节数组反序列化为Json字符串

            isExisted = true;

            //通过Json.NET反序列化Json字符串为对象
            //调用JsonConvert.DeserializeObject方法时，也设置TypeNameHandling属性为TypeNameHandling.All，这样可以保证Json.NET在反序列化对象时，去读取Json字符串中的序列化类型，从而得到和序列化时相同的对象类型
            return JsonConvert.DeserializeObject<T>(stringObject, new JsonSerializerSettings()
            {
                TypeNameHandling = TypeNameHandling.All
            });
        }

        /// <summary>
        /// 从Redis中删除键值，如果键值在Redis中不存在，该方法不会报错，只是什么都不会发生
        /// </summary>
        /// <param name="key">缓存键</param>
        public void Remove(string key)
        {
            cache.Remove(key);//如果键值在Redis中不存在，IDistributedCache.Remove方法不会报错，但是如果传入的参数key为null，则会抛出异常
        }

        /// <summary>
        /// 从Redis中刷新键值
        /// </summary>
        /// <param name="key">缓存键</param>
        public void Refresh(string key)
        {
            cache.Refresh(key);
        }
    }
}

Usage test

그런 다음 ASP.NET Core MVC 프로젝트에서 새 CacheController를 만든 다음 이를 테스트하기 위해 Index 메서드를 추가합니다. RedisCache 클래스의 관련 메서드:

public class CacheController : Controller
{
    protected RedisCache redisCache;

    //由于我们前面在Startup类的ConfigureServices方法中调用了services.AddDistributedRedisCache来注册Redis服务，所以ASP.NET Core MVC会自动依赖注入下面的IDistributedCache cache参数
    public CacheController(IDistributedCache cache)
    {
        redisCache = new RedisCache(cache);
    }

    public IActionResult Index()
    {
        bool isExisted;
        isExisted = redisCache.Exist("abc");//查询键值"abc"是否存在
        redisCache.Remove("abc");//删除不存在的键值"abc"，不会报错

        string key = "Key01";//定义缓存键"Key01"
        string value = "This is a demo key !";//定义缓存值

        redisCache.Set(key, value, new DistributedCacheEntryOptions()
        {
            AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromMinutes(10)
        });//设置键值"Key01"到Redis，使用绝对过期时间，AbsoluteExpirationRelativeToNow设置为当前系统时间10分钟后过期

        //也可以通过AbsoluteExpiration属性来设置绝对过期时间为一个具体的DateTimeOffset时间点
        //redisCache.Set(key, value, new DistributedCacheEntryOptions()
        //{
        //    AbsoluteExpiration = DateTimeOffset.Now.AddMinutes(10)
        //});//设置键值"Key01"到Redis，使用绝对过期时间，AbsoluteExpiration设置为当前系统时间10分钟后过期

        var getVaue = redisCache.Get<string>(key, out isExisted);//从Redis获取键值"Key01"，可以看到getVaue的值为"This is a demo key !"

        value = "This is a demo key again !";//更改缓存值

        redisCache.Set(key, value, new DistributedCacheEntryOptions()
        {
            SlidingExpiration = TimeSpan.FromMinutes(10)
        });//将更改后的键值"Key01"再次缓存到Redis，这次使用滑动过期时间，SlidingExpiration设置为10分钟

        getVaue = redisCache.Get<string>(key, out isExisted);//再次从Redis获取键值"Key01"，可以看到getVaue的值为"This is a demo key again !"

        redisCache.Remove(key);//从Redis中删除键值"Key01"

        return View();
    }
}

앞서 프로젝트의 Startup 클래스에 있는 ConfigureServices 메서드에서 services.AddDistributedRedisCache를 호출하여 Redis 서비스를 등록할 때 options.InstanceName = "DemoInstance"를 설정했는데, 이것이 정확히 수행하는 작업은 무엇입니까? InstanceName은(는) 무엇을 위한 것인가요?

위 CacheController에서 Index 메소드의 다음 코드를 호출한 후:

string key = "Key01";//定义缓存键"Key01"
string value = "This is a demo key !";//定义缓存值

redisCache.Set(key, value, new DistributedCacheEntryOptions()
{
    AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromMinutes(10)
});//设置键值"Key01"到Redis，使用绝对过期时间，AbsoluteExpirationRelativeToNow设置为当前系统时间10分钟后过期

redis-cli를 사용하여 Redis 서버에 로그인하고 Keys * 명령을 사용하여 현재 Redis 서비스에 저장된 모든 키를 확인합니다.

저희 코드에서는 Redis에 저장된 키가 "Key01"이지만 실제로 Redis 서비스에 저장된 키는 "DemoInstanceKey01"이므로 실제 키는 "DemoInstanceKey01"임을 알 수 있습니다. Redis 서비스 키는 "InstanceName+key"의 키 조합이므로 서로 다른 InstanceName을 설정하여 Redis에서 데이터를 격리할 수 있습니다. 이것이 InstanceName의 역할입니다.

Redis 비디오 튜토리얼

위 내용은 Redis를 사용하여 분산 캐싱을 구현하는 방법에 대해 이야기해 보겠습니다.의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!