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Key-Value缓存有很多,用的较多的是memcache、redis,他们都是以独立服务的形式运行,在工作中有时需要嵌入一个本地的key-value缓存,当然已经有LevelDb等,但感觉还是太重量级了。
本文实现了一种超级轻量的缓存,
1、实现代码仅仅需要400行;
2、性能高效,value长度在1K时测试速度在每秒200万左右
3、缓存是映射到文件中的,所以没有malloc、free的开销,以及带来的内存泄露、内存碎片等;
4、如果服务挂掉了,重启后缓存内容继续存在;
5、如果把缓存映射到磁盘文件就算机器挂了,缓存中内容还是会存在,当然有可能会出现数据损坏的情况;
6、一定程度上实现了LRU淘汰算法,实现的LRU不是全局的只是一条链上的,所以只能说在一定程序上实现了;
7、稳定,已经在多个项目中运用,线上部署的机器有几十台,运行了大半年了没出过问题;
8、普通的缓存key、value都是字符串的形式,此缓存的key、value都可以是class、struct对象结构使用更方便;
老规矩直接上代码:
template
class HashTable
{
public:
HashTable(const char *tablename, uint32_t tableLen, uint32_t nodeTotal);
virtual ~HashTable();
bool Add(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
//check is exist
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
if(nodeId != m_InvalidId) return false;
nodeId = GetFreeNode();
if(nodeId == m_InvalidId) return false;
uint32_t hashCode = key.HashCode();
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
tmpNode->m_Key = key;
tmpNode->m_Code = hashCode;
tmpNode->m_Value = value;
uint32_t index = hashCode % m_HeadAddr->m_TableLen;
AddNodeToHead(index, nodeId);
return true;
}
bool Del(K &key)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
if(nodeId == m_InvalidId) return false;
uint32_t index = key.HashCode() % m_HeadAddr->m_TableLen;
return RecycleNode(index, nodeId);
}
bool Set(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
if(nodeId == m_InvalidId) return false;
(m_EntryAddr + nodeId)->m_Value = value;
return true;
}
bool Get(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
if(nodeId == m_InvalidId) return false;
value = (m_EntryAddr + nodeId)->m_Value;
return true;
}
bool Exist(K &key)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
if(nodeId == m_InvalidId) return false;
return true;
}
uint32_t Count()
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
return m_HeadAddr->m_UsedCount;
}
//if exist set else add
bool Replace(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(Exist(key)) return Set(key, value);
else return Add(key, value);
}
/***********************************************
****LRU: when visit a node, move it to head ****
************************************************/
//if no empty place,recycle tail
bool LruAdd(K &key, V &value, K &recyKey, V &recyValue, bool &recycled)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(Exist(key)) return false;
if(Add(key, value)) return true;
uint32_t index = key.HashCode() % m_HeadAddr->m_TableLen;
uint32_t tailId = GetTailNodeId(index);
if(tailId == m_InvalidId) return false;
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + tailId;
recyKey = tmpNode->m_Key;
recyValue = tmpNode->m_Value;
recycled = true;
RecycleNode(index, tailId);
return Add(key, value);
}
bool LruSet(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(Set(key, value)) return MoveToHead(key);
else return false;
}
bool LruGet(K &key, V &value)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(Get(key, value)) return MoveToHead(key);
else return false;
}
//if exist set else add; if add failed recycle tail than add
bool LruReplace(K &key, V &value, K &recyKey, V &recyValue, bool &recycled)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
recycled = false;
if(Exist(key)) return LruSet(key, value);
else return LruAdd(key, value, recyKey, recyValue, recycled);
}
void Clear()
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
m_HeadAddr->m_FreeBase = 0;
m_HeadAddr->m_RecycleHead = 0;
m_HeadAddr->m_UsedCount = 0;
for(uint32_t i = 0; i m_TableLen; ++i)
{
(m_ArrayAddr+i)->m_Head = m_InvalidId;
(m_ArrayAddr+i)->m_Tail = m_InvalidId;
}
}
int GetRowKeys(vector
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(index >= m_HeadAddr->m_TableLen) return -1;
keys.clear();
keys.reserve(16);
int count = 0;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
uint32_t nodeId = tmpArray->m_Head;
while(nodeId != m_InvalidId)
{
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
keys.push_back(tmpNode->m_Key);
nodeId = tmpNode->m_Next;
++count;
}
return count;
}
void *Padding(uint32_t size)
{
AutoLock autoLock(m_MutexLock);
if(size > m_HeadSize - sizeof(TableHead)) return NULL;
else return m_HeadAddr->m_Padding;
}
private:
static const uint32_t m_InvalidId = 0xffffffff;
static const uint32_t m_HeadSize = 1024;
struct TableHead
{
uint32_t m_TableLen;
uint32_t m_NodeTotal;
uint32_t m_FreeBase;
uint32_t m_RecycleHead;
uint32_t m_UsedCount;
char m_TableName[256];
uint32_t m_Padding[0];
};
struct Array
{
uint32_t m_Head;
uint32_t m_Tail;
};
struct Entry
{
V m_Value;
K m_Key;
uint32_t m_Code;
uint32_t m_Next;
uint32_t m_Prev;
};
size_t m_MemSize;
uint8_t *m_MemAddr;
TableHead *m_HeadAddr;
Array *m_ArrayAddr;
Entry *m_EntryAddr;
ThreadMutex m_MutexLock;
bool MoveToHead(K &key);
uint32_t GetIdByKey(K &key);
void AddNodeToHead(uint32_t index, uint32_t nodeId);
bool MoveNodeToHead(uint32_t index, uint32_t nodeId);
bool RecycleNode(uint32_t index, uint32_t nodeId);
uint32_t GetTailNodeId(uint32_t index);
uint32_t GetFreeNode();
DISABLE_COPY_AND_ASSIGN(HashTable);
};
template
HashTable
{
AbortAssert(tablename != NULL);
m_MemSize = m_HeadSize + tableLen*sizeof(Array) + nodeTotal*sizeof(Entry);
m_MemAddr = (uint8_t*)MemFile::Realloc(tablename, m_MemSize);
AbortAssert(m_MemAddr != NULL);
m_HeadAddr = (TableHead*)(m_MemAddr);
m_ArrayAddr = (Array*)(m_MemAddr + m_HeadSize);
m_EntryAddr = (Entry*)(m_MemAddr + m_HeadSize + tableLen*sizeof(Array));
m_HeadAddr->m_TableLen = tableLen;
m_HeadAddr->m_NodeTotal = nodeTotal;
strncpy(m_HeadAddr->m_TableName, tablename, sizeof(m_HeadAddr->m_TableName));
if(m_HeadAddr->m_UsedCount == 0)//if first use init array to invalid id
{
for(uint32_t i = 0; i {
(m_ArrayAddr+i)->m_Head = m_InvalidId;
(m_ArrayAddr+i)->m_Tail = m_InvalidId;
}
m_HeadAddr->m_FreeBase = 0;
m_HeadAddr->m_RecycleHead = 0;
}
}
template
HashTable
{
MemFile::Release(m_MemAddr, m_MemSize);
}
template
bool HashTable
{
uint32_t nodeId = GetIdByKey(key);
uint32_t index = key.HashCode() % m_HeadAddr->m_TableLen;
return MoveNodeToHead(index, nodeId);
}
template
uint32_t HashTable
{
uint32_t hashCode = key.HashCode();
uint32_t index = hashCode % m_HeadAddr->m_TableLen;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
uint32_t nodeId = tmpArray->m_Head;
while(nodeId != m_InvalidId)
{
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
if(tmpNode->m_Code == hashCode && key.Equals(tmpNode->m_Key)) break;
nodeId = tmpNode->m_Next;
}
return nodeId;
}
template
void HashTable
{
if(index >= m_HeadAddr->m_TableLen || nodeId >= m_HeadAddr->m_NodeTotal) return;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
if(m_InvalidId == tmpArray->m_Head)
{
tmpArray->m_Head = nodeId;
tmpArray->m_Tail = nodeId;
}
else
{
tmpNode->m_Next = tmpArray->m_Head;
(m_EntryAddr + tmpArray->m_Head)->m_Prev = nodeId;
tmpArray->m_Head = nodeId;
}
}
template
bool HashTable
{
if(index >= m_HeadAddr->m_TableLen || nodeId >= m_HeadAddr->m_NodeTotal) return false;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
//already head
if(tmpArray->m_Head == nodeId)
{
return true;
}
uint32_t nodePrev = tmpNode->m_Prev;
uint32_t nodeNext = tmpNode->m_Next;
(m_EntryAddr+nodePrev)->m_Next = nodeNext;
if(nodeNext != m_InvalidId)
{
(m_EntryAddr+nodeNext)->m_Prev = nodePrev;
}
else
{
tmpArray->m_Tail = nodePrev;
}
tmpNode->m_Prev = m_InvalidId;
tmpNode->m_Next = tmpArray->m_Head;
(m_EntryAddr + tmpArray->m_Head)->m_Prev = nodeId;
tmpArray->m_Head = nodeId;
return true;
}
template
bool HashTable
{
if(index >= m_HeadAddr->m_TableLen || nodeId >= m_HeadAddr->m_NodeTotal) return false;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
uint32_t nodePrev = tmpNode->m_Prev;
uint32_t nodeNext = tmpNode->m_Next;
if(nodePrev != m_InvalidId)
{
(m_EntryAddr + nodePrev)->m_Next = nodeNext;
}
else
{
tmpArray->m_Head = nodeNext;
}
if(nodeNext != m_InvalidId)
{
(m_EntryAddr + nodeNext)->m_Prev = nodePrev;
}
else
{
tmpArray->m_Tail = nodePrev;
}
(m_EntryAddr+nodeId)->m_Next = m_HeadAddr->m_RecycleHead;
m_HeadAddr->m_RecycleHead = nodeId;
--(m_HeadAddr->m_UsedCount);
return true;
}
template
uint32_t HashTable
{
if(index >= m_HeadAddr->m_TableLen) return m_InvalidId;
Array *tmpArray = m_ArrayAddr + index;
return tmpArray->m_Tail;
}
template
uint32_t HashTable
{
uint32_t nodeId = m_InvalidId;
if(m_HeadAddr->m_UsedCount m_FreeBase)//get from recycle list
{
nodeId = m_HeadAddr->m_RecycleHead;
m_HeadAddr->m_RecycleHead = (m_EntryAddr+nodeId)->m_Next;
++(m_HeadAddr->m_UsedCount);
}
else if(m_HeadAddr->m_UsedCount m_NodeTotal)//get from free mem
{
nodeId = m_HeadAddr->m_FreeBase;
++(m_HeadAddr->m_FreeBase);
++(m_HeadAddr->m_UsedCount);
}
else
{
nodeId = m_InvalidId;
}
//init node
if(nodeId m_NodeTotal)
{
Entry *tmpNode = m_EntryAddr + nodeId;
memset(tmpNode, 0, sizeof(Entry));
tmpNode->m_Next = m_InvalidId;
tmpNode->m_Prev = m_InvalidId;
}
return nodeId;
}

데이터베이스 및 프로그래밍에서 MySQL의 위치는 매우 중요합니다. 다양한 응용 프로그램 시나리오에서 널리 사용되는 오픈 소스 관계형 데이터베이스 관리 시스템입니다. 1) MySQL은 웹, 모바일 및 엔터프라이즈 레벨 시스템을 지원하는 효율적인 데이터 저장, 조직 및 검색 기능을 제공합니다. 2) 클라이언트 서버 아키텍처를 사용하고 여러 스토리지 엔진 및 인덱스 최적화를 지원합니다. 3) 기본 사용에는 테이블 작성 및 데이터 삽입이 포함되며 고급 사용에는 다중 테이블 조인 및 복잡한 쿼리가 포함됩니다. 4) SQL 구문 오류 및 성능 문제와 같은 자주 묻는 질문은 설명 명령 및 느린 쿼리 로그를 통해 디버깅 할 수 있습니다. 5) 성능 최적화 방법에는 인덱스의 합리적인 사용, 최적화 된 쿼리 및 캐시 사용이 포함됩니다. 모범 사례에는 거래 사용 및 준비된 체계가 포함됩니다

MySQL은 소규모 및 대기업에 적합합니다. 1) 소기업은 고객 정보 저장과 같은 기본 데이터 관리에 MySQL을 사용할 수 있습니다. 2) 대기업은 MySQL을 사용하여 대규모 데이터 및 복잡한 비즈니스 로직을 처리하여 쿼리 성능 및 트랜잭션 처리를 최적화 할 수 있습니다.

InnoDB는 팬텀 읽기를 차세대 점화 메커니즘을 통해 효과적으로 방지합니다. 1) Next-Keylocking은 Row Lock과 Gap Lock을 결합하여 레코드와 간격을 잠그기 위해 새로운 레코드가 삽입되지 않도록합니다. 2) 실제 응용 분야에서 쿼리를 최적화하고 격리 수준을 조정함으로써 잠금 경쟁을 줄이고 동시성 성능을 향상시킬 수 있습니다.

MySQL은 프로그래밍 언어가 아니지만 쿼리 언어 SQL은 프로그래밍 언어의 특성을 가지고 있습니다. 1. SQL은 조건부 판단, 루프 및 가변 작업을 지원합니다. 2. 저장된 절차, 트리거 및 기능을 통해 사용자는 데이터베이스에서 복잡한 논리 작업을 수행 할 수 있습니다.

MySQL은 오픈 소스 관계형 데이터베이스 관리 시스템으로, 주로 데이터를 신속하고 안정적으로 저장하고 검색하는 데 사용됩니다. 작업 원칙에는 클라이언트 요청, 쿼리 해상도, 쿼리 실행 및 반환 결과가 포함됩니다. 사용의 예로는 테이블 작성, 데이터 삽입 및 쿼리 및 조인 작업과 같은 고급 기능이 포함됩니다. 일반적인 오류에는 SQL 구문, 데이터 유형 및 권한이 포함되며 최적화 제안에는 인덱스 사용, 최적화 된 쿼리 및 테이블 분할이 포함됩니다.

MySQL은 데이터 저장, 관리, 쿼리 및 보안에 적합한 오픈 소스 관계형 데이터베이스 관리 시스템입니다. 1. 다양한 운영 체제를 지원하며 웹 응용 프로그램 및 기타 필드에서 널리 사용됩니다. 2. 클라이언트-서버 아키텍처 및 다양한 스토리지 엔진을 통해 MySQL은 데이터를 효율적으로 처리합니다. 3. 기본 사용에는 데이터베이스 및 테이블 작성, 데이터 삽입, 쿼리 및 업데이트가 포함됩니다. 4. 고급 사용에는 복잡한 쿼리 및 저장 프로 시저가 포함됩니다. 5. 설명 진술을 통해 일반적인 오류를 디버깅 할 수 있습니다. 6. 성능 최적화에는 인덱스의 합리적인 사용 및 최적화 된 쿼리 문이 포함됩니다.

MySQL은 성능, 신뢰성, 사용 편의성 및 커뮤니티 지원을 위해 선택됩니다. 1.MYSQL은 효율적인 데이터 저장 및 검색 기능을 제공하여 여러 데이터 유형 및 고급 쿼리 작업을 지원합니다. 2. 고객-서버 아키텍처 및 다중 스토리지 엔진을 채택하여 트랜잭션 및 쿼리 최적화를 지원합니다. 3. 사용하기 쉽고 다양한 운영 체제 및 프로그래밍 언어를 지원합니다. 4. 강력한 지역 사회 지원을 받고 풍부한 자원과 솔루션을 제공합니다.

InnoDB의 잠금 장치에는 공유 잠금 장치, 독점 잠금, 의도 잠금 장치, 레코드 잠금, 갭 잠금 및 다음 키 잠금 장치가 포함됩니다. 1. 공유 잠금을 사용하면 다른 트랜잭션을 읽지 않고 트랜잭션이 데이터를 읽을 수 있습니다. 2. 독점 잠금은 다른 트랜잭션이 데이터를 읽고 수정하는 것을 방지합니다. 3. 의도 잠금은 잠금 효율을 최적화합니다. 4. 레코드 잠금 잠금 인덱스 레코드. 5. 갭 잠금 잠금 장치 색인 기록 간격. 6. 다음 키 잠금은 데이터 일관성을 보장하기 위해 레코드 잠금과 갭 잠금의 조합입니다.


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