DCache 分布式存储系统｜Key-Value 缓存模块的创建与使用

2022-03-09 作者: TARS基金会

作者 | Eaton

导语 | 随着微服务与云的发展，分布式架构的需求变得越来越普遍，传统的 SQL 结构化存储方案已经跟不上脚步，于是 NoSQL 出现了。DCache 作为基于 TARS 的分布式 NoSQL 缓存系统，完美支持 TARS 服务。在中，我们介绍了 DCache 的特性、如何在 TARS 上部署 DCache 并创建一个应用。本文将继续介绍如何创建和使用 DCache 中的 KV 缓存模块。

系列文章

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- DCache 分布式存储系统｜Key-Value 缓存模块的创建与使用

简介

DCache 是一个基于 TARS 框架开发的分布式 NoSQL 存储系统，支持多种数据结构，包括了（键值对），（多键值），（列表），（集合），（有序集合）等，满足多种业务需求。

其中是最简单也是最常用的类型，我们只需完成以下步骤即可在服务中使用缓存服务

DCache 中为 KV 提供了插入、替换、删除和批量操作键值等丰富的操作接口，使用上非常方便。本文将基于介绍如何创建 Key-Value 缓存模块，以及怎么在 TARS 服务中调用该服务来缓存数据。

本文使用的示例可以在 GitHub 仓库中查看。

应用场景

DCache 的 KV 缓存模块为常规缓存应用，一个键 key 对应一个值 value。value 一般为字符串类型。适用于结构简单的数据，常用于常规计数，如微博数, 粉丝数等，如下图。

对于一些复杂的结构化数据，比如需要为一个 key 存储多个值，通常有两种实现方式。一种是通过序列化存储实现，将多个字段存储在中，需要处理多个字段并发读写的问题。另一种是通过将和字段作为 key 的方式存储多个键值对实现，比如存储 Jane 的年龄, 存储 Jane 的邮箱，这样 key 中会有大量重复用户 ID。如下图

因此一般会使用其它缓存类型来存储结构化数据，比如 DCache 中的。该类型我们将在下一篇文章详细介绍。

创建 KV 缓存模块

与 TARS 中相似，一个 DCache 应用中能够创建多个缓存模块服务。每个缓存模块支持一种缓存数据结构，通过在一个应用中创建多个不同数据结构的缓存模块，能够实现多种数据类型的存储，满足多种需求。本文将介绍如何创建 KV 模块，其他数据类型相关内容将在之后的文章中分享。

首先，在 DCache 页面进入，选择我们之前创建的应用，模块名要求以应用名开头，这里我们因为创建的是 KV 模块，我们命名，如下

进入第二步的模块配置，选择，填充备注

第三步服务配置，选好服务 IP 节点，并选择一个 MySQL 实例，在前一篇文章中我们已经添加过一个 MySQL 实例。如果需要使用新的 MySQL 服务，选中下方的输入实例信息即可。如下，点击

弹出字段配置窗口，保持默认即可，点击

确认好已配置信息后，点击即可完成发布。

到这里，我们就可以在其它服务中使用该缓存模块来缓存 Key-Value 数据了。

总体来说，创建缓存模块的过程分为三步：模块创建、模块配置和服务配置。模块配置时，大家按需选择缓存类型即可。

获取 DCache 接口文件

我们提到过，DCache 是基于 TARS 开发的，因此使用上和 TARS 服务一样，也是通过接口文件来调用对应缓存服务的接口。不同的是，DCache 的接口文件是固定的，我们只需复制下的 , 和下的到自己项目目录下即可。

例如本文 Demo 获取 DCache 接口文件后的项目文件结构如下

DCacheDemo
├── CacheShare.tars
├── ProxyShare.tars
├── Proxy.tars
├── config.conf
├── main.cpp
└── makefile

创建缓存服务代理

当我们创建了一个应用，它会自动创建一个路由服务和代理服务。比如我们之前创建的，就会自动创建一个路由服务和一个代理服务。下每个缓存模块都是通过代理服务来访问的。

因此，在 TARS 服务或客户端中，我们只需要创建一个该代理服务的代理对象即可调用下的缓存模块。

例如，我们在中通过如下代码创建的代理对象

// main.cpp
#include 
#include 
#include "servant/Communicator.h"
#include "servant/ServantProxy.h"
#include "Proxy.h"

using namespace std;
using namespace tars;

// TestDemo 代理服务对象名
static string DCacheTestDemoObj = "DCache.TestDemoProxyServer.ProxyObj";

// 缓存模块名
static string ModuleTestDemoKV    = "TestDemoKV";

int main(int argc, char *argv[])
{
    CommunicatorPtr comm = new Communicator();
    try
    {
        TC_Config conf;
        // 解析配置文件
        conf.parseFile("config.conf");
        // 加载配置
        comm->setProperty(conf);
        // 生成代理
        auto prx = comm->stringToProxy(DCacheTestDemoObj);

        // TODO: 调用 DCache 缓存服务
    }
    catch (exception &e)
    {
        cerr << "error: " << e.what() << endl;
    }
    catch (...)
    {
        cerr << "Unknown Error" << endl;
    }
}

调用 KV 缓存模块服务

通过代理服务的代理对象，我们就能够调用中缓存模块的接口了。本部分将通过简单示例，介绍类型缓存模块部分接口的使用。关于其它接口的信息，参见。

接口调用流程与 TARS 服务接口调用流程一致。如果你还不清楚 TARS 服务的调用方式和流程，可以阅读文章。

那么接下来，我们来看看怎么使用 KV 缓存模块。

Key-Value 模块

即键值对模块，这里我们介绍写接口和读接口，其它操作接口的使用类似。

设置键值对

接口能够设置键值对，定义如下

int setKV(const SetKVReq &req)

其中结构及其嵌套结构的定义如下

struct SetKVReq
{
  1 require string moduleName;  // 模块名
  2 require SSetKeyValue data;
};

struct SSetKeyValue
{
  1 require string keyItem;  // 键
  2 require string value;    // 值
  3 require byte   version = 0;    // 数据版本，缺省为0
  4 require bool   dirty = true;   // 是否设置为脏数据，缺省为true
  5 require int    expireTimeSecond = 0;  // 过期时间，缺省为0，表示永不过期
};

指缓存模块名，通过它来找到具体调用的模块，键值对信息则存储在中。使用时先构造键值对数据，然后构造请求结构体，最后发起调用，如下

void testSetKV(const string &key, const string &value, DCache::ProxyPrx prx)
{
    // 构造键值对
    DCache::SSetKeyValue setReq;
    setReq.keyItem = key;
    setReq.value = value;

    // 构造请求
    DCache::SetKVReq setRsp;
    setRsp.moduleName = ModuleTestDemoKV;
    setRsp.data = setReq;

    prx->setKV(setRsp);
}

获取键值

接口能够读取键值，定义如下

int getKV(const GetKVReq &req, GetKVRsp &rsp)

其中请求消息结构和返回消息结构的定义如下

struct GetKVReq  
{  
  1 require string moduleName;  // 模块名  
  2 require string keyItem;     // 键  
  3 require string idcSpecified = ""; // idc区域  
};

struct GetKVRsp  
{  
  1 require string value;   // 值  
  2 require byte ver;       // 数据版本号  
  3 require int expireTime = 0;  // 过期时间  
};

使用示例如下

void testGetKV(const string &key, DCache::ProxyPrx prx)
{
    // 构建请求
    DCache::GetKVReq getReq;
    getReq.moduleName = ModuleTestDemoKV;
    getReq.keyItem = key;

    // 返回数据结构体
    DCache::GetKVRsp getRsp;

    prx->getKV(getReq, getRsp);
    cout << getRsp.value << endl;
}

运行示例

我们来实际运行一下上面的使用示例。完整的使用示例可以在 GitHub 仓库中获取。

我们通过测试上节提到的各模块读写接口，如下

void testKV(DCache::ProxyPrx prx)
{
    testSetKV("hello", "world", prx);
    testGetKV("hello", prx);
}

接着，在函数中执行

int main(int argc, char *argv[])
{
    ...

        auto prx = comm->stringToProxy(DCacheTestDemoObj);

        // 调用 DCache 缓存服务
        testKV(prx);
    ...
}

编译构建并运行示例，结果如下

通过上述 DCache 缓存模块的具体使用流程，我们成功调用了 DCache 的 KV 缓存服务。

KV 缓存模块服务接口

除了设置键值接口和读取键值接口，DCache 中还提供了丰富的 KV 操作接口，包括插入(), 删除(), 更新() 等，如下

// 根据 key 检测 value 是否存于 hash
int checkKey(CheckKeyReq req, out CheckKeyRsp rsp);
// 根据 key 查询 value
int getKV(GetKVReq req, out GetKVRsp rsp);
// 批量查询
int getKVBatch(GetKVBatchReq req, out GetKVBatchRsp rsp);
// 获取 cache 中所有的 key，不包含落地 DB 的 key
int getAllKeys(GetAllKeysReq req, out GetAllKeysRsp rsp);
// 单条写入
int setKV(SetKVReq req);
// 批量写入
int setKVBatch(SetKVBatchReq req, out SetKVBatchRsp rsp);
// key 不存在则插入一条记录，key 已存在则失败
int insertKV(SetKVReq req);
// 更新记录
int updateKV(UpdateKVReq req, out UpdateKVRsp rsp);
// 删除 key 对应的值，只删除 Cache 的数据，不删 DB 数据
int eraseKV(RemoveKVReq req);
// 批量 erase
int eraseKVBatch(RemoveKVBatchReq req, out RemoveKVBatchRsp rsp);
// 删除 key 对应的值,包括 DB 里的数据
int delKV(RemoveKVReq req);
// 批量删除
int delKVBatch(RemoveKVBatchReq req, out RemoveKVBatchRsp rsp);

接口的使用方式与前面介绍的和是类似的，关于接口的具体入参和出参结构可以参考。

总结

本文基于，通过一系列使用示例，介绍了 DCache 中 KV 缓存模块的创建和使用方式。因为 DCache 基于 TARS 开发，缓存服务的使用上基本和 TARS 服务调用无异，开发者能够快速上手。同时 DCache 支持直接连接 DB 进行数据持久化，无需开发者自行实现 DB 连接持久化的相关逻辑，使开发者能够更加专注于业务。

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