Bagaimana untuk melaksanakan konsistensi dan mekanisme toleransi kesalahan cache yang diedarkan di Jawa

Cara melaksanakan konsistensi dan mekanisme toleransi kesalahan cache yang diedarkan dalam Java

Cache teragih ialah teknologi yang biasa digunakan dalam sistem Internet konkurensi tinggi, yang boleh meningkatkan prestasi dan kebolehskalaan sistem. Walau bagaimanapun, cache yang diedarkan menghadapi cabaran konsistensi dan toleransi kesalahan. Dalam artikel ini, kami akan membincangkan cara melaksanakan ketekalan cache dan toleransi kesalahan yang diedarkan dalam Java dan memberikan contoh kod khusus.

1. Mekanisme Ketekalan

Dalam persekitaran yang diedarkan, ketekalan cache adalah sangat penting. Konsistensi cache teragih boleh dicapai melalui dua mekanisme berikut:

1. Strategi kemas kini cache

Apabila data dalam cache dikemas kini, adalah perlu untuk memastikan bahawa data dalam cache adalah konsisten dengan data dalam pangkalan data. Terdapat dua strategi kemas kini cache biasa:

(1) Strategi Tulis Balik (Tulis Balik): Apabila data dalam pangkalan data berubah, hanya bendera data dalam cache dikemas kini tanpa benar-benar mengemas kini data dalam cache. Apabila membaca cache, jika bendera data dalam cache "dikemas kini", data terkini dibaca daripada pangkalan data dan disimpan dalam cache, dan bendera ditetapkan kepada "normal". Strategi ini boleh mengurangkan operasi baca dan tulis pangkalan data serta meningkatkan prestasi dan keselarasan.

(2) Tulis strategi pemberitahuan (Tulis-Terus): Apabila data dalam pangkalan data berubah, selain mengemas kini data dalam pangkalan data, data dalam cache juga perlu dikemas kini. Strategi ini memastikan bahawa data dalam cache adalah konsisten dengan data dalam pangkalan data, tetapi pada masa yang sama meningkatkan operasi baca dan tulis pangkalan data. Perlu diingat bahawa apabila mengemas kini data cache, anda boleh memilih untuk mengemas kini secara serentak atau tidak segerak.

2. Strategi pembatalan cache

Penolakan cache bermakna data dalam cache tidak lagi sah disebabkan oleh perubahan perniagaan, kemas kini data, dsb. Untuk memastikan ketekalan cache, strategi berikut boleh diguna pakai:

(1) Strategi pembatalan berasaskan masa: Tetapkan masa kelangsungan hidup untuk setiap cache, dan cache dianggap tidak sah selepas masa ini. Unit masa biasa termasuk saat, minit, dsb.

(2) Strategi ketidaksahihan berdasarkan saiz: Tetapkan kapasiti maksimum untuk setiap cache Apabila bilangan cache melebihi kapasiti maksimum, beberapa cache akan dihapuskan mengikut strategi tertentu (seperti LRU, LFU).

(3) Strategi pembatalan berasaskan acara: Apabila data dalam pangkalan data berubah, pemberitahuan acara dihantar dan cache menjadi tidak sah selepas menerima pemberitahuan. Strategi ini biasanya perlu digunakan bersama dengan teknologi seperti baris gilir mesej.

Contoh kod:

// 初始化缓存
Cache cache = new Cache();

// 写回策略示例
public void updateData(String key, Object data) {
    // 更新数据库数据
    updateDatabase(key, data);
    
    // 更新缓存数据标志位
    cache.setFlag(key, CacheFlag.UPDATE);
}

public Object getData(String key) {
    // 从缓存中读取数据
    Object data = cache.getData(key);
    
    // 判断缓存数据标志位
    if (cache.getFlag(key) == CacheFlag.UPDATE) {
        // 从数据库中读取最新数据
        data = readDatabase(key);
        cache.setData(key, data);
        cache.setFlag(key, CacheFlag.NORMAL);
    }
    
    return data;
}

// 写通知策略示例
public void updateData(String key, Object data) {
    // 更新数据库数据
    updateDatabase(key, data);
    
    // 更新缓存数据
    cache.setData(key, data);
    
    // 发送缓存更新事件
    sendMessage(key);
}

public void handleMessage(String key) {
    // 接收到缓存更新事件后，失效缓存
    cache.invalidate(key);
}

// 基于时间的失效策略示例
public void putData(String key, Object data, int expireTime) {
    cache.setData(key, data, expireTime);
}

public Object getData(String key) {
    // 判断缓存是否超时
    if (cache.isExpired(key)) {
        // 从数据库中读取最新数据，重新设置缓存
        Object data = readDatabase(key);
        cache.setData(key, data);
    }

    return cache.getData(key);
}

// 基于大小的失效策略示例（使用LinkedHashMap实现LRU淘汰策略）
public void putData(String key, Object data) {
    if (cache.size() >= maximumCapacity) {
        // 淘汰最近最少使用的缓存数据
        cache.removeEldest();
    }
    
    cache.setData(key, data);
}

public Object getData(String key) {
    return cache.getData(key);
}

2. Mekanisme toleransi kesalahan

Dalam persekitaran teragih, mekanisme toleransi kerosakan boleh memastikan walaupun beberapa nod gagal, sistem masih boleh berjalan secara normal, meningkatkan ketersediaan dan kebolehpercayaan sistem . Mekanisme toleransi kesalahan biasa termasuk yang berikut:

1. Sandaran data

Dalam cache teragih, sandaran data ialah salah satu mekanisme toleransi kesalahan biasa. Sebelum menyimpan data dalam cache, data boleh disimpan dalam berbilang nod pada masa yang sama Apabila nod tidak tersedia, data sandaran boleh diperoleh daripada nod lain. Sandaran boleh dicapai melalui replikasi, pencerminan, dsb. Perlu diingatkan bahawa sandaran data akan meningkatkan storan dan overhed rangkaian sistem.

2. Minta cuba semula

Apabila nod gagal, anda boleh cuba mendapatkan data daripada nod lain untuk memastikan penyiapan normal permintaan. Mekanisme percubaan semula permintaan boleh dilaksanakan dengan menetapkan tempoh tamat masa, bilangan percubaan semula, dsb. Pada masa yang sama, permintaan cuba semula boleh digunakan bersama dengan strategi pengimbangan beban untuk memilih nod yang optimum untuk permintaan.

3. Failover

Apabila nod gagal, data cache padanya boleh dipindahkan ke nod lain untuk memastikan ketersediaan sistem. Mekanisme failover boleh dilaksanakan melalui mod tuan-hamba, mod kluster, dsb. Apabila melaksanakan failover, ketekalan data dan overhed pemindahan data perlu dipertimbangkan.

Sampel kod:

// 数据备份示例
public void putData(String key, Object data) {
    // 将数据存入本地节点和多个备份节点
    cache.setData(key, data);
    backupNode1.setData(key, data);
    backupNode2.setData(key, data);
}

public Object getData(String key) {
    // 尝试从本地节点获取数据
    Object data = cache.getData(key);
    
    if (data == null) {
        // 尝试从备份节点获取数据
        data = backupNode1.getData(key);
        
        if (data == null) {
            data = backupNode2.getData(key);
        }
        
        // 将备份数据存入本地节点
        cache.setData(key, data);
    }
    
    return data;
}

// 请求重试示例
public Object getData(String key) {
    int retryTimes = 3;
    for (int i = 0; i < retryTimes; i++) {
        try {
            // 尝试从节点获取数据
            return getNode().getData(key);
        } catch (Exception e) {
            // 出现异常，重试
            continue;
        }
    }
    
    return null;
}

// 故障转移示例
public void migrateData() {
    // 当节点不可用时，将其上的缓存数据迁移到其他节点
    if (!isAvailable(node)) {
        // 将节点上的缓存数据迁移到其他可用节点
        migrateDataToAvailableNodes(node);
    }
}

public Object getData(String key) {
    // 从可用节点获取数据
    Object data = getNode().getData(key);
    
    // 如果获取的数据为null，则说明节点不可用，从其他可用节点获取数据
    if (data == null) {
        for (Node n : availableNodes) {
            if (!n.equals(getNode())) {
                data = n.getData(key);
                
                if (data != null) {
                    // 将数据缓存到本地节点
                    cache.setData(key, data);
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    return data;
}

Ringkasan:

Artikel ini memperkenalkan kaedah melaksanakan konsistensi dan mekanisme toleransi kesalahan cache yang diedarkan di Java, dan menyediakan contoh kod khusus. Dalam aplikasi praktikal, strategi ketekalan yang sesuai dan mekanisme toleransi kesalahan boleh dipilih berdasarkan keperluan perniagaan khusus untuk meningkatkan prestasi dan ketersediaan sistem. Pada masa yang sama, aspek seperti ketekalan data, sandaran data, permintaan cuba semula dan failover perlu dipertimbangkan untuk memastikan operasi cache yang diedarkan yang stabil.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk melaksanakan konsistensi dan mekanisme toleransi kesalahan cache yang diedarkan di Jawa. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!