DCache 分布式存储系统|K-K-Row 缓存模块的创建与使用

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。前一篇文章中,我们介绍了怎么创建并使用 KV 模块,本文将继续介绍如何创建和使用 DCache 中的 K-K-Row 缓存模块。

系列文章

目录

  • K-K-Row 模块简介
  • 创建 K-K-Row 缓存模块
  • 获取 DCache 接口文件
  • 创建缓存服务代理
  • 调用缓存模块服务

    • K-K-Row 模块读写操作
    • 运行示例
  • 总结

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 key-value(键值对),k-k-row(多键值),list(列表),set(集合),zset(有序集合)等,满足多种业务需求。

我们在文章 Key-Value 缓存模块的创建与使用 中介绍了 key-value 类型的使用,也提到了其在结构化数据存储上的缺点。而 k-k-row 类型就是一种结构化存储方案。

K-K-Row 模块简介

k-k-row,与 key-value 相似,但这里 value 不是字符串,而是相当于一张表,能够存储结构化数据。k-k-rowkey key row,指通过两个 key,即主索引/主键(Main Key)和联合索引(Union Key),能够唯一确定一条记录 row,如下

不难看出,k-k-row 的存储结构和 SQL 数据库很像,主键相当于表名,映射到 Value。既不需要重复存储数据,也不会带来序列化和并发修改控制的问题,很好的解决了问题。

与 KV 模块相似,我们只需完成以下步骤即可在服务中使用 k-k-row 缓存服务

  1. 创建 K-K-Row 缓存模块
  2. 获取 DCache 接口文件
  3. 创建缓存服务代理
  4. 调用缓存模块服务

本文将继续基于 TestDemo 介绍如何创建 K-K-Row 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 DCacheDemo 中查看。

创建 K-K-Row 缓存模块

在文章 Key-Value 缓存模块的创建与使用 中,我们已经介绍过如何创建 Key-Value 缓存模块,各类型缓存模块创建流程是相似的,这部分不再赘述,仅介绍不同的部分。

这里我们将缓存模块服务命名为 TestDemoKKRowcache 类型 选择 k-k-row(MKVCache),如下

K-K-Row 为多键值类型,配置字段时可以新增多个联合索引或数据字段,点击 添加,如下

确认好已配置信息后,点击 安装发布 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 K-K-Row 数据了。

获取 DCache 接口文件

DCache 是基于 TARS 开发的,因此使用上和 TARS 服务一样,也是通过 .tars 接口文件来调用对应缓存服务的接口。

我们复制 DCache/src/TarsComm 下的 CacheShare.tars, ProxyShare.tarsDCache/src/Proxy 下的 Proxy.tars 到自己项目目录下即可。

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

前一篇文章我们提到过,创建一个应用后会自动创建一个路由服务和代理服务,并通过 TestDemo 介绍了如何创建缓存服务代理来调用服务。

我们继续使用 TestDemo,新增一个模块名 ModuleTestDemoKKRow,值为我们前面创建的模块名 TestDemoKKRow,用于之后通过代理调用该模块,如下。

// main.cpp
#include <iostream>
#include <map>
#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";
static string ModuleTestDemoKKRow = "TestDemoKKRow";

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<DCache::ProxyPrx>(DCacheTestDemoObj);

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

调用 K-K-Row 缓存模块服务

通过 TestDemo 代理服务的代理对象和模块名 TestDemoKKRow,我们就能够调用前面创建的K-K-Row 缓存模块的接口了。

本部分将通过简单示例,介绍 k-k-row 类型缓存模块部分接口的使用。关于其它接口的信息,参见 Proxy 接口指南

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 TARS RPC 通信框架|提供多种远程调用方式 了解 TARS 服务的调用方式。

后面的示例中,会使用到三个工具函数,定义如下

// 构建 UpdateValue
DCache::UpdateValue genUpdateValue(DCache::Op op, const string &value)
{
    DCache::UpdateValue updateValue;
    updateValue.op = op;
    updateValue.value = value;
    return updateValue;
}

// 打印 map<string, string> 类型数据
void printMapData(const map<string, string> &data)
{
    map<string, string>::const_iterator it = data.begin();
    while (it != data.end())
    {
        cout << "|" << it->first << ":" << it->second;
        ++it;
    }
    cout << endl;
}

// 打印 vector<map> 数据
void printVectorMapData(const vector<map<string, string>> &data)
{
    for (auto item : data)
    {
        printMapData(item);
    }
}

genUpdateValue 用于构建 DCache::UpdateValue 结构,该结构用于存储插入或更新的数据值,在其它类型模块的接口中,经常会用到。printMapDataprintVectorMapData 用于方便打印返回的数据。

那么接下来,我们来看看怎么使用 K-K-Row 缓存模块。

K-K-Row 模块读写操作

K-K-Row 即多键值模块,一个主键可以对应多条记录。这里我们仅介绍写接口 insertMKV 和读接口 getMKV,其它接口类似。

插入数据

接口 insertMKV 用于插入键值对数据,定义如下

int insertMKV(const InsertMKVReq &req)

其中结构 InsertMKVReq 及其嵌套结构 InsertKeyValue 的定义如下

struct InsertMKVReq
{
  1 require string moduleName;    // 模块名
  2 require InsertKeyValue data;  // 待写入数据
};

struct InsertKeyValue
{
  1 require string mainKey;  // 主key
  2 require map<string, UpdateValue> mpValue;  // 除主key外的其他字段数据
  3 require byte ver = 0;           // 版本号
  4 require bool dirty = true;      // 是否设置为脏数据
  5 require bool replace = false;   // 如果记录已存在且replace为true时则覆盖旧记录
  6 require  int  expireTimeSecond = 0;  // 数据过期时间
};

使用示例如下

void testInsertMKV(const string &mainKey, const map<string, string> &data, DCache::ProxyPrx prx)
{
    cout << "\t-- " << "insertMKV ";
    // 打印准备插入的数据
    printMapData(data);

    // 构造插入数据
    DCache::InsertKeyValue insertData;
    insertData.mainKey = mainKey;

    map<string, string>::const_iterator it = data.begin();
    while (it != data.end())
    {
        // 构造 UpdateValue
        insertData.mpValue[it->first] = genUpdateValue(DCache::SET, it->second);
        ++it;
    }

    // 构造请求
    DCache::InsertMKVReq insertReq;
    insertReq.moduleName = ModuleTestDemoKKRow;
    insertReq.data = insertData;

    prx->insertMKV(insertReq);
}

获取数据

接口 getMKV 用于根据主键获取主键对应的键值对,定义如下

int getMKV(const GetMKVReq &req, GetMKVRsp &rsp)

请求消息结构 GetMKVReq 及返回消息结构 GetMKVRsp 的定义如下

struct GetMKVReq
{
  1 require string moduleName;  // 模块名
  2 require string mainKey;     // 主key
  3 require string field;       // 需要查询的字段集,多个字段用','分隔如 "a,b", "*"表示所有
  4 require vector<Condition> cond;   // 查询条件集合,除主Key外的其他字段,多个条件直间为And关系
  5 require bool retEntryCnt = false; // 是否返回主key下的总记录条数
  6 require string idcSpecified = ""; // idc区域
};

struct GetMKVRsp
{
  1 require vector<map<string, string> > data;  //查询结果
};

使用示例如下

void testGetMKV(const string &key, DCache::ProxyPrx prx)
{
    cout << "\t-- " << "getMKV    " << '\n';

    // 构造请求
    DCache::GetMKVReq req;
    req.moduleName = ModuleTestDemoKKRow;
    req.mainKey = key;
    req.field = "*";

    DCache::GetMKVRsp rsp;
    prx->getMKV(req, rsp);

    // 打印返回数据
    printVectorMapData(rsp.data);
}

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 DCacheDemo 中获取。

我们通过 testKKRow 测试上节提到的模块读写接口,我们向同一主键插入两条记录,UID 分别为 test1, test2,如下

void testKKRow(DCache::ProxyPrx prx)
{
    cout << START << " testKKRow" << endl;

    string mainKey = "Key";
    map<string, string> data;
    data["UID"] = "test1";
    data["VALUE"] = "hello";
    testInsertMKV(mainKey, data, prx);

    data["UID"] = "test2";
    data["VALUE"] = "hey";
    testInsertMKV(mainKey, data, prx);

    testGetMKV(mainKey, prx);

    cout << END << " testKKRow" << endl;
}

接着,在 main 函数中执行

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

        auto prx = comm->stringToProxy<DCache::ProxyPrx>(DCacheTestDemoObj);

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

编译构建并运行示例,结果如下

可以看到,getMKV 返回了两条记录。以上就是DCache缓存模块的具体使用流程。到此,我们成功调用了 DCache 的 K-K-Row 缓存服务。

K-K-Row 缓存模块服务接口

除了设置键值接口 insertMKV 和读取键值接口 getMKV,DCache 中还提供了丰富的 K-K-Row 操作接口,包括批量插入(insertMKVBatch), 删除(delMKV), 更新(updateMKV) 等,如下

// 按主key查询,支持'and'条件匹配
int getMKV(GetMKVReq req, out GetMKVRsp rsp);
// 按主key批量数据查询,给定多个主key,用统一的条件进行匹配查询
int getMKVBatch(MKVBatchReq req, out MKVBatchRsp rsp);
// 按主键批量查询
int getMUKBatch(MUKBatchReq req, out MUKBatchRsp rsp);
// 按主key批量查询,针对每个主key支持'and','or'复杂条件匹配
int getMKVBatchEx(MKVBatchExReq req, out MKVBatchExRsp rsp);
// 获取主key下的记录数,返回值为正数时,为主key下记录数
int getMainKeyCount(MainKeyReq req);
// 获取cache中所有的主key,不包含落地db的key
int getAllMainKey(GetAllKeysReq req, out GetAllKeysRsp rsp);
// 插入一条记录到Cache
int insertMKV(InsertMKVReq req);
// 插入批量数据到Cache
int insertMKVBatch(InsertMKVBatchReq req, out MKVBatchWriteRsp rsp);
// 批量更新接口。只支持指定联合key的更新
int updateMKVBatch(UpdateMKVBatchReq req, out MKVBatchWriteRsp rsp);
// 更新Cache记录,更新接口不能更新联合key字段。
int updateMKV(UpdateMKVReq req);
// 原子更新接口。适用于对数据做自增自减操作,多线程操作能保证数据原子更新。
int updateMKVAtom(UpdateMKVAtomReq req);
// 删除 Cache记录
int eraseMKV(MainKeyReq req);
// 删除Cache和Db记录
int delMKV(DelMKVReq req);
// 批量删除, rsp.rspData中存储了每个删除请求的结果
int delMKVBatch(DelMKVBatchReq req, out MKVBatchWriteRsp rsp);

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

总结

本文通过使用示例,介绍了 DCache 中 K-K-Row 缓存模块的创建和使用方式,满足开发者对结构化缓存数据的需求。

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