基于Redis的一致性分析與改進.pdf

1、隨著互聯(lián)網的發(fā)展，傳統(tǒng)關系型數據庫在海量數據存儲、高可擴展性、高可用性等新需求下顯現(xiàn)出自身局限性。NoSQL數據庫因其模式自由、支持分布式、支持最終一致性等特性可以很好的應對這些互聯(lián)網新需求。依據CAP理論，NoSQL數據庫因無法避免網絡分區(qū)，所以需要在保證分區(qū)容忍性的前提下盡可能提高一致性和可用性。NoSQL中的Redis數據庫因開源、內存存儲等特性獲得學術界和產業(yè)界廣泛關注。研究Redis數據庫一致性是推動Redis發(fā)展必不可少的工

2、作。
　　本文不僅對Redis一致性進行詳細分析，還對分析中發(fā)現(xiàn)的一致性問題提出改進措施并實現(xiàn)。一致性表現(xiàn)形式多樣，本文重點研究Redis主節(jié)點和從節(jié)點的數據一致性。明確研究對象后，本文先從Redis架構、Redis數據復制實現(xiàn)、Redis數據一致性維護三個方面展開Redis一致性分析。然后，本文總結一致性維護中存在的一致性問題并設計測試用例重現(xiàn)之。最后本文對發(fā)現(xiàn)的一致性問題提出改進措施并實現(xiàn)：
　　1.復制緩沖區(qū)寫滿問題：

3、原生 Redis使用的復制緩沖區(qū)邏輯上是一個靜態(tài)環(huán)形隊列。復制緩沖區(qū)備寫滿后，隊尾數據會覆蓋隊頭數據。一旦復制緩沖區(qū)中存儲的待同步數據被覆蓋，主節(jié)點和從節(jié)點只能執(zhí)行一次完全同步。本文設計并實現(xiàn)一個新復制緩沖區(qū)替換原有復制緩沖區(qū)。新復制緩沖區(qū)實現(xiàn)同步數據零丟失，保證同步效率。新復制緩沖區(qū)使用緩沖區(qū)、文件索引等技術進一步優(yōu)化數據讀寫效率。
　　2.故障轉移后數據同步低效問題：原生 Redis在完成故障轉移后，從節(jié)點會與新主節(jié)點進行一次

4、完全同步，以保證與主節(jié)點數據一致性。如果故障發(fā)生前，新主節(jié)點（作為一個從節(jié)點）和其現(xiàn)有從節(jié)點隸屬于同一個主節(jié)點，那么新主節(jié)點和這類從節(jié)點存儲的數據大部分都相同。這種情況下主節(jié)點和從節(jié)點沒有必要進行一次完全同步。優(yōu)化的故障轉移后數據同步策略，實現(xiàn)在上述情景執(zhí)行部分同步。
　　最后本文對改進后Redis進行測試。測試結果表明：改進后Redis不會對數據庫讀性能產生影響；改進Redis會少量降低數據庫寫性能；改進后Redis實現(xiàn)將某些場