CYQ.Data 对于分布式缓存Redis、MemCache高可用的改进及性能测试

背景：

随着.NET Core 在 Linux 下的热动，相信动不动就要分布式或集群的应用的需求，会慢慢火起来。

所以这段时间一直在研究和思考分布式集群的问题，同时也在思考把几个框架的思维相对提升到这个Level。

最近大力重构了框架两个点：一个是分布式缓存，一个是数据库主从备。

今天，先分享分布式缓存的改进的两个点：

1、高可用：能动态增加或减少Redis、MemCache的实例，而不影响程序。

2、高性能：保障在高并发下的稳定性及性能。

1、Redis、MemCache 分布式下的高可用。

要实现分布下应用下的高可用，就两种方法：

1、建立集群，内部调度，对外只提供一个接口。

优点：对所有不同的开发语言和客户端都通用。

缺点：建立相对复杂，需要有专业的运维知识，而且对于提供出口的服务器，也要再做一次主备，整体硬件成本高。

2、由客户端进行调度。

优点：比较简单，不需要专业知识，上千个Redis实例，随时就动起来。

缺点：如果项目有混合多种后端语言开发的，还得有多种客户端实现。

而 CYQ.Data 就是.NET Core 下集成了操作Redis的一种客户端实现。

下面来看简单的使用过程：

1、指定配置外链：

原有的配置

<add key="RedisServers" value="127.0.0.1:6379,127.0.0.1:6380 - pwd123456"/>
<add key="RedisServersBak" value="127.0.0.1:6381 - pwd123456"/>

将配置写在原的config中，1是不适合大量的实例，要写很长；2是当修改时，会引发（Window下）程序重启（关键是NetCore下还不重启）。

改进后配置（文件后缀可以指定*.ini，*.txt）：

<add key="RedisServers" value="redis.ini"/>
<add key="RedisServersBak" value="redisbak.txt"/>

对应的redis.init 文件（一行一个实例）：

127.0.0.1:
127.0.0.1: - pwd123456
127.0.0.1: - pwd123456
127.0.0.1: - pwd123456
127.0.0.1: - pwd123456
...
可以无限加

将配置外置后，程序会自动监控文件的变化，每次修改都会即时生效，内部自动调整算法，真正实现高可用。

接下来，你就可以无限的找服务器，启动N多个实例，想加就加，想减就减。

一个高可用的分布式缓存就是这么简单了，当然了，以后要复杂，那就慢慢学习了。

2、关于一致性Hash及主备的说明：

在框架内部的算法中，如果节点失败，会检测有没有设置备用节点：

如果没有，会直接失败。

如果有，会从备用实例中获取来维持服务，如果备用也实例也失败，而本次请求失败（下一次请求会更换备用节点）。

这样可以避免在高并发的情况下产生滚雪球的情景，由一个点失败最终导致把所有的服务器都压倒。

PS：在CYQ.Data 中，Redis 和 MemCache 的底层实现是一样的，所以使用方式都是一样的。

2、Redis、MemCache 分布式下的性能测试。

对于原有的代码改进重构，大约变化了50%左右的代码。

本次在性能上的优化：除了底层Socket小调整，就是命令的合并操作，以及队列池的优化，以及多线程下的稳定保障。

其实，Web are 只是个客户端，要说高性能，其实都是比较出来，只要比别人的快一些，好像就真的高性能了。

所以，测试都需要有个比较的对象。

目前测试的是本机，Win7，Redis 老版本 2.4.6。

1、先自己和自己比：新改动的版本和旧版本比较：

旧版本的测试数据：

新版本的测试数据：

跑在Linux下时（1核2G内存的CentOS7，Redis 版本 3.2.12）：

经过整体的代码改动，性能还是整体提升不少的，还支持了高可用的扩展。

只是离官方传说的10w/s，还差了几倍，我猜如果把5个命令打包一起发送，应该就差不多了。

2、看看其它客户端的：

一开始我是没做比较测试，只是刚好在网上看到另一个客户端，写着就是高性能Redis客户端。

看到上面的测试数据，我有点惊讶，这有6w的数据是怎么飘出来的：

SET_JSON using  threads run  [use time .76s ,370.26/sec]
SET_JSON using  threads run  [use time .87s ,407.17/sec]
SET_JSON using  threads run  [use time .65s ,517.8/sec]

但上面没写明是在window还是linux也没写版本，

于是，我就下载了它的客户端（它自带Test运行程序），

然后连上我的redis，运行了一下：

实际上它的数据是这样的：

这是我打开的姿势不对么，还是对环境有特定的要求？

3、和Redis自带的redis-benchmark.exe工具进行比较。

想找找 Redis 在Window平台测试相关的文章，发现都是Redis原生的测试工具的介绍，于是，也用它测试了一下：

发现原生的果然强悍，最高的时候可以飘到6w，看来用C就是不一样。

搞的我都怀疑，你们都是在用并发测试，而我只是用多线程。

4、用了传说中性能好到要收费的：StackExchange.Redis

感觉也差不多啊，收费我还是支持的。

关键是这货相同的NetCore代码，放Linux CentOS7 跑不动：

竟然连不上了，直接返回错误了：

{"success":false,"msg":"It was not possible to connect to the redis server(s). InternalFailure (None, last-recv: 803) on 127.0.0.1:6379/Interactive, Idle, last: GET, origin: ReadFromPipe, outstanding: 2, last-read: 0s ago, last-write: 0s ago, unanswered-write: 0s ago, keep-alive: 60s, state: ConnectedEstablished, mgr: 9 of 10 available, in: 0, last-heartbeat: never, global: 0s ago, v: 2.0.571.20511"}

总结：

CYQ.Data 经过重构升级后，整体提升了不少。

这里要了解一下：CYQ.Data 集成的分布式缓存操作，和其它单独的客户端是不一样的。

因为其它客户端是把所有的Redis命令都实现了，你可以其它客户端操作完整的Redis。

而 CYQ.Data 只是：

Get、Set、DEL、Contains、Clear。

统一了所有类型并保持最简单的缓存操作接口。

最后，献上测试代码：

 AppConfig.Cache.RedisServers = "127.0.0.1:6379";//,127.0.0.1:6380 - c123456,127.0.0.1:6381 - c123456,127.0.0.1:6382 - c123456,127.0.0.1:6383 - c123456";
            //AppConfig.Cache.RedisServers = "redis.txt";
            //AppConfig.Cache.RedisServersBak = "redis.bak.txt";

            int readCount = , userDBCount = ;
            ThreadPool.SetMaxThreads(, );

            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();

            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            new ThreadRun(, readCount, userDBCount).Start();
            CacheManage.RedisInstance.Clear();//操作对象
            Console.WriteLine("End");
            Console.WriteLine(CacheManage.RedisInstance.WorkInfo);
            Console.WriteLine(CacheManage.RedisInstance.CacheInfo.ToJson(false, false));
----------------------------------------------------------
 public class ThreadRun
    {
        int threadCount, setOrReadCount, useDBCount;
        CacheManage cache;
        public ThreadRun(int threadCount, int setOrReadCount, int useDBCount)
        {
            cache = CacheManage.RedisInstance;//操作对象
            cache.Clear();
            this.threadCount = threadCount;
            this.setOrReadCount = setOrReadCount;
            this.useDBCount = useDBCount;
        }
        System.Diagnostics.Stopwatch gloWatch = new System.Diagnostics.Stopwatch();
        int runEndCount = ;
        bool isEnd = false;
        public void Start()
        {
            AppConfig.Cache.RedisUseDBCount = useDBCount;

            gloWatch.Start();
            for (int i = ; i < threadCount; i++)
            {
                ThreadPool.QueueUserWorkItem(new WaitCallback(ThreadStart), setOrReadCount / threadCount);
            }

            while (!isEnd)
            {
                Thread.Sleep();
            }

        }

        public void ThreadStart(object readCount)
        {
            string rndKey = Guid.NewGuid().ToString().Substring(, );
            int max = (int)readCount;
            for (int i = ; i < max; i++)
            {
                string key = rndKey + "key" + i;
                if(cache.Set(key, Guid.NewGuid().ToString()))
                {

                }
                else
                {
                    Console.WriteLine("Set 失败 key :" + key);
                }

            }

            Interlocked.Increment(ref runEndCount);
            if (runEndCount >= threadCount && !isEnd)
            {
                isEnd = true;
                //gloWatch.Stop();
                //Ng  2000ms
                //x     1000ms
                long t = gloWatch.ElapsedMilliseconds;
                Console.WriteLine(string.Format("ThreadCount : {0} , Run : {1}  Time {2} ms ,{3} requests per second. ", threadCount, setOrReadCount, t.ToString(), setOrReadCount *  / t));

            }
        }
    }