Redis在高速緩存系統(tǒng)中的序列化算法研究

彭燦華

摘 要： Redis是一個(gè)key?value存儲(chǔ)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)Redis高速緩存系統(tǒng)的序列化算法優(yōu)化，可提高緩存讀取的效率和存儲(chǔ)容量。引入現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)中Bootstrap理論，提出基于隨機(jī)相位高斯偽隨機(jī)數(shù)重排的Redis高速緩存系統(tǒng)中的序列化算法。采用Hash堆棧技術(shù)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寫入磁盤，通過(guò)霍夫曼編碼技術(shù)對(duì)信宿處緩存數(shù)據(jù)進(jìn)行序列化編碼設(shè)計(jì)，利用隨機(jī)相位高斯偽隨機(jī)數(shù)重排方法重新排列緩存堆棧的編碼序列，改善Redis的結(jié)構(gòu)分布形式，提高緩存系統(tǒng)的容量。測(cè)試結(jié)果表明，該方法存儲(chǔ)容量較高，緩存數(shù)據(jù)的讀取效率高于傳統(tǒng)方法。

關(guān)鍵詞： Redis； 高速緩存系統(tǒng)； 序列化算法； 隨機(jī)相位； 高斯偽隨機(jī)數(shù)

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2017）22?0122?03

Abstract： Redis is a key?value storage system. The serialization algorithm of the Redis cache system is optimized to improve the read efficiency and storage capacity of the cache. Based on the Bootstrap theory in modern statistics， a new serialization algorithm for Redis cache system based on random phase Gaussian pseudorandom number rearrangement is proposed. The Hash stack technology is used to write the storage data into disk. The serialization encoding is designed for the cache data in the sink by means of Hoffman encoding technology. The random phase Gaussian pseudorandom number rearrangement method is used to rearrange the coding sequence of the cache stack to improve the structure distribution pattern of Redis， and increase the capacity of the cache system. The test results show that the method has high storage capacity， and its read efficiency is higher than that of the traditional methods.

Keywords： Redis； cache system； serialization algorithm； random phase； Gaussian pseudorandom number

研究Redis在高速緩存系統(tǒng)中的序列化分析方法，在實(shí)現(xiàn)master?slave主從同步，優(yōu)化緩存系統(tǒng)的鏈路列表等方面同樣具有重要的應(yīng)用價(jià)值[1]。本文提出一種基于隨機(jī)相位高斯偽隨機(jī)數(shù)重排的Redis高速緩存系統(tǒng)中的序列化算法，首先進(jìn)行存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析，然后進(jìn)行序列編碼設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)序列化算法優(yōu)化，最后進(jìn)行仿真測(cè)試，得出有效性結(jié)論。

1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分析

1.1 Redis高速緩存系統(tǒng)的存儲(chǔ)序列結(jié)構(gòu)描述

分析Redis高速緩存系統(tǒng)的存儲(chǔ)序列結(jié)構(gòu)模型。在Redis高速緩存中，采用結(jié)構(gòu)字sdshdr和sds封裝字符串，根據(jù)QAM資源分配方法進(jìn)行服務(wù)組結(jié)構(gòu)體構(gòu)建，對(duì)服務(wù)組、頻點(diǎn)、端口進(jìn)行組合優(yōu)化，進(jìn)行緩存節(jié)點(diǎn)優(yōu)化部署[2]，得到Redis高速緩存系統(tǒng)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

3 試驗(yàn)分析

仿真試驗(yàn)中，對(duì)Redis高速緩存系統(tǒng)的操作包括SET，RPUSH，SADD，ZADD，dict相關(guān)配置函數(shù)為void*（*valDup）。使用wget工具下載make命令進(jìn)行編譯，每秒同步1次Redis命令行，模擬管理100個(gè)可用IPQAM資源。

緩存數(shù)據(jù)處理規(guī)模為1 160 Gb，采用不同算法進(jìn)行對(duì)比分析，得到緩存系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取速度對(duì)比如圖4所示。分析圖4結(jié)果得知，采用本文方法進(jìn)行Redis的結(jié)構(gòu)分布設(shè)計(jì)和序列化算法優(yōu)化，提高緩存系統(tǒng)的數(shù)據(jù)讀取速度。圖5給出了不同方法進(jìn)行緩存序列化設(shè)計(jì)的容量對(duì)比，得知本文方法能提高緩存系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出一種基于隨機(jī)相位高斯偽隨機(jī)數(shù)重排的Redis高速緩存系統(tǒng)中的序列化算法。對(duì)高速緩存系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分析，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鏈表中采用Hash堆棧技術(shù)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)寫入磁盤，采用霍夫曼編碼技術(shù)在信宿處進(jìn)行緩存數(shù)據(jù)的序列化編碼設(shè)計(jì)，重新排列緩存堆棧的編碼序列，改善Redis的結(jié)構(gòu)分布形式，提高緩存系統(tǒng)的容量。研究表明，采用本文方法進(jìn)行緩存序列化算法設(shè)計(jì)，提高了緩存系統(tǒng)的讀取速度和存儲(chǔ)容量，具有優(yōu)越性。

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