redis緩存mysql數(shù)據(jù)
前言
用Redis作Mysql數(shù)據(jù)庫緩存，必須解決2個問題。首先，應(yīng)該確定用何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲來自Mysql的數(shù)據(jù)；在確定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后，還要考慮用什么標識作為該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鍵。
直觀上看，Mysql中的數(shù)據(jù)都是按表存儲的；更微觀地看，這些表都是按行存儲的。每執(zhí)行一次select查詢，Mysql都會返回一個結(jié)果集，這個結(jié)果集由若干行組成。所以，一個自然而然的想法就是在Redis中找到一種對應(yīng)于Mysql行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。Redis中提供了五種基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，即字符串（string）、列表（list）、哈希（hash）、集合（set）和有序集合（sorted set）。經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)適合存儲行的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩種，即string和hash。
要把Mysql的行數(shù)據(jù)存入string，首先需要對行數(shù)據(jù)進行格式化。事實上，結(jié)果集的每一行都可以看做若干由字段名和其對應(yīng)值組成的鍵值對集合。這種鍵值對結(jié)構(gòu)很容易讓我們想起Json格式。因此，這里選用Json格式作為結(jié)果集每一行的格式化模板。根據(jù)這一想法，我們可以實現(xiàn)將結(jié)果集格式化為若干Json對象，并將Json對象轉(zhuǎn)化為字符串存入Redis的代碼：
view sourceprint？
01.
// 該函數(shù)把結(jié)果集中的每一行轉(zhuǎn)換為一個Json格式的字符串并存入Redis的STRING結(jié)構(gòu)中，
02.
// STRING鍵應(yīng)該包含結(jié)果集標識符和STRING編號，形式如“cache.string:123456:1”
03.
string Cache2String（sql：：Connection *mysql_connection，
04.
redisContext *redis_connection，
05.
sql：：ResultSet *resultset，
06.
const string &resultset_id， int ttl） {
07.
if （resultset->rowsCount（） == 0） {
08.
throw runtime_error（“FAILURE - no rows”）;
09.
}
10.
// STRING鍵的前綴，包含了結(jié)果集的標識符
11.
string prefix（“cache.string：” + resultset_id + “：”）;
12.
unsigned int num_row = 1; // STRING編號，附加于STRING鍵的末尾，從1開始
13.
sql：：ResultSetMetaData *meta = resultset->getMetaData（）;
14.
unsigned int num_col = meta->getColumnCount（）;
15.
// 將結(jié)果集中所有行對應(yīng)的所有STRING鍵存入該SET，SET鍵包含了結(jié)果集的標識符
16.
string redis_row_set_key（“resultset.string：” + resultset_id）;
17.
redisReply *reply;
18.
string ttlstr;
19.
stringstream ttlstream;
20.
ttlstream << ttl;
21.
ttlstr = ttlstream.str（）;
22.
resultset->beforeFirst（）;
23.
// 將結(jié)果集中的每一行轉(zhuǎn)為Json格式的字符串，將這些Json字符串存入STRING，
24.
// 每個STRING對應(yīng)結(jié)果集中的一行
25.
while （resultset->next（）） {
26.
string redis_row_key; // STRING鍵名，由前綴和STRING編號組成
27.
stringstream keystream;
28.
keystream <
29.
redis_row_key = keystream.str（）;
30.
Json：：Value row;
31.
for （int i = 1; i <= num_col; ++i） {
32.
string col_label = meta->getColumnLabel（i）;
33.
string col_value = resultset->getString（col_label）;
34.
row［col_label］ = col_value;
35.
}
36.
Json：：FastWriter writer;
37.
string redis_row_value = writer.write（row）;
38.
// 將STRING鍵及Json格式的對應(yīng)值對存入Redis
39.
reply = static_cast
40.
“SET %s %s”，
41.
redis_row_key.c_str（），
42.
redis_row_value.c_str（）））;
43.
freeReplyObject（reply）;
44.
// 將STRING鍵加入SET中
45.
reply = static_cast
46.
“SADD %s %s”，
47.
redis_row_set_key.c_str（），
48.
redis_row_key.c_str（）））;
49.
freeReplyObject（reply）;
50.
// 設(shè)置STRING的過期時間
51.
reply = static_cast
52.
“EXPIRE %s %s”，
53.
redis_row_key.c_str（），
54.
ttlstr.c_str（）））;
55.
freeReplyObject（reply）;
56.
++num_row;
57.
}
58.
// 設(shè)置SET的過期時間
59.
reply = static_cast
60.
“EXPIRE %s %s”，
61.
redis_row_set_key.c_str（），
62.
ttlstr.c_str（）））;
63.
freeReplyObject（reply）;
64.
return redis_row_set_key; // 返回SET鍵，以便于其他函數(shù)獲取該SET中的內(nèi)容
65.
}
要把Mysql的行數(shù)據(jù)存入hash，過程要比把數(shù)據(jù)存入string直觀很多。這是由hash的結(jié)構(gòu)性質(zhì)決定的——hash本身就是一個鍵值對集合：一個“父鍵”下面包含了很多“子鍵”，每個“子鍵”都對應(yīng)一個值。根據(jù)前面的分析可知，結(jié)果集中的每一行實際上也是鍵值對集合。用Redis鍵值對集合表示Mysql鍵值對集合應(yīng)該再合適不過了：對于結(jié)果集中的某一行，字段對應(yīng)于hash的“子鍵”，字段對應(yīng)的值就是hash“子鍵”對應(yīng)的值，即結(jié)果集的一行剛好對應(yīng)一個hash。這一想法的實現(xiàn)代碼如下：
view sourceprint？
01.
// 該函數(shù)把結(jié)果集中的每一行都存入一個HASH結(jié)構(gòu)。HASH鍵應(yīng)當包括結(jié)果集標識符和HASH編號，
02.
// 形如“cache.string:123456:1”
03.
string Cache2Hash（sql：：Connection *mysql_connection，
04.
redisContext *redis_connection，
05.
sql：：ResultSet *resultset，
06.
const string &resultset_id， int ttl） {
07.
if （resultset->rowsCount（） == 0） {
08.
throw runtime_error（“FAILURE - no rows”）;
09.
}
10.
// HASH鍵的前綴，包含了結(jié)果集的標識符
11.
string prefix（“cache.hash：” + resultset_id + “：”）;
12.
unsigned int num_row = 1; // HASH編號，附加于HASH鍵的末尾，從1開始
13.
sql：：ResultSetMetaData *meta = resultset->getMetaData（）;
14.
unsigned int num_col = meta->getColumnCount（）;
15.
// 將結(jié)果集中所有行對應(yīng)的所有HASH鍵存入該SET，SET鍵包含了結(jié)果集的標識符
16.
string redis_row_set_key（“resultset.hash：” + resultset_id）;
17.
redisReply *reply;
18.
string ttlstr;
19.
stringstream ttlstream;
20.
ttlstream << ttl;
21.
ttlstr = ttlstream.str（）;
22.
// 結(jié)果集中的每一行對應(yīng)于一個HASH，將結(jié)果集的所有行都存入相應(yīng)HASH中
23.
resultset->beforeFirst（）;
24.
while （resultset->next（）） {
25.
string redis_row_key; // HASH鍵名，由前綴和HASH編號組成
26.
stringstream keystream;
27.
keystream << prefix << num_row;
28.
redis_row_key = keystream.str（）;
29.
for （int i = 1; i <= num_col; ++i） {
30.
string col_label = meta->getColumnLabel（i）;
31.
string col_value = resultset->getString（col_label）;
32.
// 將結(jié)果集中一行的字段名和對應(yīng)值存入HASH
33.
reply = static_cast
34.
“HSET %s %s %s”，
35.
redis_row_key.c_str（），
36.
col_label.c_str（），
37.
col_value.c_str（）））;
38.
freeReplyObject（reply）;
39.
}
40.
// 將HASH鍵加入SET中
41.
reply = static_cast
42.
“SADD %s %s”，
43.
redis_row_set_key.c_str（），
44.
redis_row_key.c_str（）））;
45.
freeReplyObject（reply）;
46.
// 設(shè)置HASH的過期時間
47.
reply = static_cast
48.
“EXPIRE %s %s”，
49.
redis_row_key.c_str（），
50.
ttlstr.c_str（）））;
51.
freeReplyObject（reply）;
52.
++num_row;
53.
}
54.
// 設(shè)置SET的過期時間
55.
reply = static_cast
56.
“EXPIRE %s %s”，
57.
redis_row_set_key.c_str（），
58.
ttlstr.c_str（）））;
59.
freeReplyObject（reply）;
60.
return redis_row_set_key; // 返回SET鍵，以便于其他函數(shù)獲取該SET中的內(nèi)容
61.
}
至此，我們已經(jīng)給出了兩種存儲Mysql結(jié)果集的方案，這就是我們在篇首提出的第一個問題，即選擇何種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲Mysql結(jié)果集的答案。
把Mysql結(jié)果集緩存到Redis的字符串或哈希結(jié)構(gòu)中以后，我們面臨一個新的問題，即如何為這些字符串或哈希命名，也就是如何確定它們的鍵。因為這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所對應(yīng)的行都屬于某個結(jié)果集，假如可以找到一種唯一標識結(jié)果集的方法，那么只需為這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配一個唯一的序號，然后把結(jié)果集標識符與該序號結(jié)合起來，就能唯一標識一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)了。于是，為字符串和哈希命名的問題就轉(zhuǎn)化為確定結(jié)果集標識符的問題。
經(jīng)過調(diào)研，發(fā)現(xiàn)一種較為通用的確定結(jié)果集標識符的方法。正如我們所知道的，緩存在Redis中的結(jié)果集數(shù)據(jù)都是利用select等sql語句從Mysql中獲取的。同樣的查詢語句會生成同樣的結(jié)果集（這里暫時不討論結(jié)果集中每條記錄的順序問題），這一性質(zhì)剛好可以用來確定結(jié)果集的唯一標識符。當然，簡單地把整個sql語句作為結(jié)果集標識符是不可取的，一個顯而易見的理由是，未經(jīng)處理的sql查詢語句均包含若干空格，而Redis的鍵是不允許存在空格的。這時，我們需要一個可以把sql語句轉(zhuǎn)換為唯一標識符的函數(shù)。通常，這一功能由散列函數(shù)完成，包括MD5，SHA系列等加密散列函數(shù)在內(nèi)的很多算法均可達到這一目的。
確定結(jié)果集標識符之后，從Redis讀數(shù)據(jù)或向Redis寫數(shù)據(jù)的思路就很清晰了。對于一個sql語句格式的數(shù)據(jù)請求，首先計算該語句的MD5并據(jù)此得到結(jié)果集標識符，然后利用該標識符在Redis中查找該結(jié)果集。注意，結(jié)果集中的每一行都有一個相應(yīng)的鍵，這些鍵都存儲在一個Redis集合結(jié)構(gòu)中。這個集合恰好對應(yīng)了所需的結(jié)果集，所以，該集合的鍵必須包含結(jié)果集標識符。如果Redis中不存在這樣一個集合，說明要找的結(jié)果集不在Redis中，所以需要執(zhí)行相應(yīng)的sql語句，在Mysql中查詢到相應(yīng)的結(jié)果集，然后按照上面所說的辦法把結(jié)果集中的每一行以字符串或哈希的形式存入Redis。在Redis中查找相應(yīng)結(jié)果集的代碼如下：
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01.
// 該函數(shù)根據(jù)sql語句在Redis中查詢相應(yīng)的結(jié)果集，并返回結(jié)果集中每一行所對應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鍵
02.
vector
03.
redisContext *redis_connection，
04.
const string &sql， int ttl， int type） {
05.
vector
06.
string resultset_id = md5（sql）; // 計算sql語句的md5，這是唯一標識結(jié)果集的關(guān)鍵
07.
// type==1時，該函數(shù)將查詢相應(yīng)的STRING集合或?qū)⒔Y(jié)果集寫入若干STRING
08.
string cache_type = （type == 1） ？ “string” ： “hash”;
09.
// 根據(jù)type信息和結(jié)果集標識符合成SET鍵
10.
string redis_row_set_key = “resultset.” + cache_type + “：” + resultset_id;
11.
redisReply *reply;
12.
// 嘗試從reply中獲取SET中保存的所有鍵
13.
reply = static_cast
14.
“SMEMBERS %s”，
15.
redis_row_set_key.c_str（）））;
16.
if （reply->type == REDIS_REPLY_ARRAY） {
17.
// 如果要找的SET不存在，說明Redis中沒有相應(yīng)的結(jié)果集，需要調(diào)用Cache2String或
18.
// Cache2Hash函數(shù)把數(shù)據(jù)從Mysql拉取到Redis中
19.
if （reply->elements == 0） {
20.
freeReplyObject（reply）;
21.
sql：：Statement *stmt = mysql_connection->createStatement（）;
22.
sql：：ResultSet *resultset = stmt->executeQuery（sql）;
23.
if （type == 1） {
24.
redis_row_set_key = Cache2String（mysql_connection， redis_connection，
25.
resultset， resultset_id， ttl）;
26.
} else {
27.
redis_row_set_key = Cache2Hash（mysql_connection， redis_connection，
28.
resultset， resultset_id， ttl）;
29.
}
30.
// 再次嘗試從reply中獲取SET中保存的所有鍵
31.
reply = static_cast
32.
“SMEMBERS %s”，
33.
redis_row_set_key.c_str（）））;
34.
delete resultset;
35.
delete stmt;
36.
}
37.
// 把SET中的每個STRING或HASH鍵存入redis_row_key_vector中
38.
string redis_row_key;
39.
for （int i = 0; i < reply->elements; ++i） {
40.
redis_row_key = reply->element［i］->str;
41.
redis_row_key_vector.push_back（redis_row_key）;
42.
}
43.
freeReplyObject（reply）;
44.
} else {
45.
freeReplyObject（reply）;
46.
throw runtime_error（“FAILURE - SMEMBERS error”）;
47.
}
48.
return redis_row_key_vector;
49.
}
現(xiàn)在我們已經(jīng)掌握了確定Redis中的結(jié)果集標識符以及各數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的鍵的方法。下一篇文章將研究結(jié)果集在Redis中的排序和分頁問題。
在實現(xiàn)緩存排序功能之前，必須先明白這一功能的合理性。不妨思考一下，既然可以在數(shù)據(jù)庫中排序，為什么還要把排序功能放在緩存中實現(xiàn)呢？這里簡單總結(jié)了兩個原因：首先，排序會增加數(shù)據(jù)庫的負載，難以支撐高并發(fā)的應(yīng)用；其次，在緩存中排序不會遇到表鎖定的問題。Redis恰好提供了排序功能，使我們可以方便地實現(xiàn)緩存排序。
Redis中用于實現(xiàn)排序功能的是SORT命令。該命令提供了多種參數(shù)，可以對列表，集合和有序集合進行排序。SORT命令格式如下：
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1.
SORT key ［BY pattern］ ［LIMIT offset count］ ［GET pattern ［GET pattern 。..］］ ［ASC | DESC］ ［ALPHA］ ［STORE destination］
BY參數(shù)用于指定排序字段，功能類似于SQL中的order by。對于列表和集合而言，僅按照它們的值進行排序往往沒有實際意義。以函數(shù)Cache2Hash返回的集合為例（實際上返回的是集合鍵），該集合中存儲的是一系列完整的哈希鍵，只按照這些鍵進行排序，結(jié)果無非是按照數(shù)字或字典順序排列，其用處顯然不大。這是因為真正存儲行數(shù)據(jù)的是哈希結(jié)構(gòu)本身，而非哈希鍵。假設(shè)集合鍵為“resultset.hash:123456”，集合中每個哈希鍵對應(yīng)的哈希結(jié)構(gòu)中都有一個名為“timestamp”的字段，現(xiàn)在要把集合中的所有哈希鍵按照timestamp字段進行排序，這時，只需執(zhí)行以下命令：
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1.
SORT resultset.hash:123456 BY *->timestamp
從上例可以看出，BY的真正威力在于它可以讓SORT命令按照一個指定的外部鍵的外部字段進行排序。SORT用集合resultset.hash:123456中的每個值（即每個哈希鍵）替換BY參數(shù)后的第一個“*”，并依據(jù)“->”后面給出的字段獲取其值，最后根據(jù)這些字段值對哈希鍵進行排序。
LIMIT參數(shù)用于限制排序以后返回元素的數(shù)量，功能類似于SQL中的limit。該參數(shù)接受另外兩個參數(shù)，即offset和count，LIMIT offset count表示跳過前offset個元素，返回之后的連續(xù)count個元素。可見，LIMIT參數(shù)可以用于實現(xiàn)分頁功能。
GET參數(shù)用于返回指定的字段值。以集合resultset.hash:123456為例，使用BY參數(shù)對集合中的所有哈希鍵按照哈希結(jié)構(gòu)中的timestamp字段排序后，SORT命令返回所有排序之后的哈希鍵。如果某個請求需要不是鍵而是某些字段值，這時就要使用GET參數(shù)，使SORT命令返回指定字段值。假設(shè)除timestamp字段以外，集合中每個哈希鍵對應(yīng)的哈希結(jié)構(gòu)中還有一個名為“id”的字段，通過以下命令可以使SORT返回按照timestamp排序以后的每個哈希鍵對應(yīng)的哈希結(jié)構(gòu)中的timestamp和id值：
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1.
SORT resultset.hash:123456 BY *->timestamp GET *->timestamp GET *->id
SORT用集合resultset.hash:123456中的每個值（即每個哈希鍵）替換GET參數(shù)之后的第一個“*”，并將其作為返回值。值得注意的是，利用GET #能夠得到集合中的哈希鍵本身。
ASC和DESC參數(shù)用于指定排序順序（默認為ASC，即從低到高），ALPHA參數(shù)用于按照字典順序排列非數(shù)字元素。
STORE參數(shù)用于將SORT命令的返回值，即排序結(jié)果存入一個指定的列表。加上STORE參數(shù)后，SORT命令的返回值就變?yōu)榕判蚪Y(jié)果的個數(shù)。
下面的代碼實現(xiàn)了按照哈希的某個字段對集合中的哈希鍵排序，并將結(jié)果存入列表的過程：
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01.
// 該函數(shù)對集合中的所有HASH鍵進行排序，排序依據(jù)是HASH鍵所對應(yīng)的HASH中的某個字段，
02.
// 排序結(jié)果被存入一個LIST結(jié)構(gòu)，LIST鍵應(yīng)當包含結(jié)果集標識符和排序字段標識符，
03.
// 形如“sorted:123456:1234”
04.
string SortHash（sql：：Connection *mysql_connection，
05.
redisContext *redis_connection，
06.
const string &resultset_id，
07.
const string &sort_field，
08.
int offset， int count， int order， int ttl） {
09.
// 只考慮存儲HASH鍵的SET
10.
string redis_row_set_key = “resultset.hash：” + resultset_id;
11.
redisReply *reply;
12.
// 檢測SET是否存在
13.
reply = static_cast
14.
“EXISTS %s”，
15.
redis_row_set_key.c_str（）））;
16.
if （reply->integer == 0） {
17.
freeReplyObject（reply）;
18.
throw runtime_error（“FAILURE - no resultsets”）;
19.
} else {
20.
freeReplyObject（reply）;
21.
}
22.
string field_md5 = md5（sort_field）; // 利用MD5排除排序字段中空格造成的影響
23.
// 將排序結(jié)果存入該LIST
24.
string redis_sorted_list_key = “sorted：” + resultset_id + “：” + field_md5;
25.
string by（“*->” + sort_field）; //確定排序字段
26.
string ord = （order == 1） ？ “ASC” ： “DESC”; //order==1時按照升序排列；否則為降序
27.
stringstream ofsstream， cntstream;
28.
ofsstream << offset;
29.
cntstream << count;
30.
// 執(zhí)行排序命令，并把排序結(jié)果存入LIST
31.
reply = static_cast
32.
redis_connection，
33.
“SORT %s BY %s LIMIT %s %s GET %s ALPHA STORE %s”，
34.
redis_row_set_key.c_str（），
35.
by.c_str（），
36.
ofsstream.str（）.c_str（），
37.
cntstream.str（）.c_str（），
38.
“#”，
39.
redis_sorted_list_key.c_str（）））;
40.
freeReplyObject（reply）;
41.
stringstream ttlstream;
42.
ttlstream << ttl;
43.
// 設(shè)置LIST的過期時間
44.
reply = static_cast
45.
“EXPIRE %s %s”，
46.
redis_sorted_list_key.c_str（），
47.
ttlstream.str（）.c_str（）））;
48.
freeReplyObject（reply）;
49.
return redis_sorted_list_key; // 返回LIST鍵，以便于其他函數(shù)獲取該LIST中的內(nèi)容
顯然，對結(jié)果集中的哈希鍵進行排序要比對字符串鍵排序更加直觀和方便。借助于排序函數(shù)，可以方便地實現(xiàn)在Redis中查詢排序后的結(jié)果集，代碼如下：
view sourceprint？
01.
// 該函數(shù)根據(jù)sql語句和排序參數(shù)，在Redis中查詢相應(yīng)的結(jié)果集并進行排序，最后返回
02.
// 排序之后的HASH鍵
03.
vector
04.
redisContext *redis_connection，
05.
const string &sql， const string &sort_field，
06.
int offset， int count， int order， int ttl） {
07.
vector
08.
redisReply *reply;
09.
string resultset_id = md5（sql）; // 結(jié)果集標識符
10.
string field_md5 = md5（sort_field）; // 排序字段標識符
11.
// 嘗試獲取LIST中的所有HASH鍵
12.
string redis_sorted_list_key = “sorted：” + resultset_id + “：” + field_md5;
13.
// 嘗試獲取LIST中的所有HASH鍵
14.
reply = static_cast
15.
“LRANGE %s %s %s”，
16.
redis_sorted_list_key.c_str（），
17.
“0”，
18.
“-1”））;
19.
if （reply->type == REDIS_REPLY_ARRAY） {
20.
// 如果LIST不存在，調(diào)用Cache2Hash函數(shù)從Mysql中拉取數(shù)據(jù)到Redis，然后調(diào)用SortHash函數(shù)
21.
// 對結(jié)果集進行排序并將排序后的HASH鍵存入LIST
22.
if （reply->elements == 0） {
23.
freeReplyObject（reply）;
24.
sql：：Statement *stmt = mysql_connection->createStatement（）;
25.
sql：：ResultSet *resultset = stmt->executeQuery（sql）;
26.
Cache2Hash（mysql_connection， redis_connection， resultset，
27.
resultset_id， ttl）;
28.
redis_sorted_list_key = SortHash（mysql_connection， redis_connection，
29.
resultset_id， sort_field， offset，
30.
count， order， ttl）;
31.
// 再次嘗試獲取LIST中的所有HASH鍵
32.
reply = static_cast
33.
redis_connection，
34.
“LRANGE %s %s %s”，
35.
redis_sorted_list_key.c_str（），
36.
“0”，
37.
“-1”））;
38.
delete resultset;
39.
delete stmt;
40.
}
41.
// 將LIST中的所有HASH鍵存入redis_row_key_vector中
42.
string redis_row_key;
43.
for （int i = 0; i < reply->elements; ++i） {
44.
redis_row_key = reply->element［i］->str;
45.
redis_row_key_vector.push_back（redis_row_key）;
46.
}
47.
freeReplyObject（reply）;
48.
} else {
49.
freeReplyObject（reply）;
50.
throw runtime_error（“FAILURE - LRANGE error”）;
51.
}
52.
return redis_row_key_vector;
53.
}
這樣，在Redis中對結(jié)果集進行簡單排序操作的功能就實現(xiàn)了。
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