基于Redis的水務云系統緩存替換策略設計

張審問 ，吳海燕 ，李 星 ，涂國慶

（1. 甘肅省水利廳信息中心，甘肅 蘭州 730000；2. 武漢大學網絡安全學院，湖北 武漢 430072）

0 引言

當今萬物互聯和感知已是大勢所趨，在水務數據應用領域，水務云系統成為一種新型有效的水務感知數據綜合管理平臺。水務云系統是一個各類水務監測系統的數據與應用服務中心，它接收遠程監測數據并集中存儲到云端數據庫，并按照統一的用戶界面，提供監測和基本信息的展示、查詢、統計、管理功能。水務云管理的水利監測數據要素和種類繁多，主要涉及到水位、雨量、壓力、電壓、電量等文本數據，也包含現場圖片數據。

面臨著水務數據爆炸式增長，水務云系統如何應對海量數據的存儲和傳輸是一個較大的挑戰[1]。當大量的用戶同時訪問云服務器時，會對后臺數據庫造成巨大的訪問壓力。如何提升用戶對系統資源的訪問速度，改善系統的服務體驗，降低系統后臺數據庫的訪問壓力是當前水務云系統面臨的關鍵問題。

為實現水務云系統的高并發和高可用性，通常采用數據庫緩存技術。Redis 屬于一種基于緩存的內存數據庫，具有優秀的讀寫性能，可以應對數據庫高并發讀寫，適用于各種不同場景下的緩存和數據存儲需求[2]。緩存替換算法在很大程度上影響著水務云系統整體緩存性能的強弱。Web 緩存替換算法較多，代表算法有基于訪問時間間隔的 LRU 算法[3]，基于訪問頻率的 LFU 算法[4]。GDS（Greedy Dual Size）緩存替換算法是根據 LRU 算法發展而來的，以價值函數為評價標準[5]，缺陷在于：不能識別出只訪問過 1 次和頻繁被訪問的對象，有時會出現頻繁訪問的對象反而被替換掉的情況。……