基于STSdb和fastJson的磁盘/内存缓存

2022-04-14 11:40:30

需求

业务系统用的是数据库，数据量大，部分只读或相对稳定业务查询复杂，每次页面加载都要花耗不少时间(不讨论异步)，觉得可以做一下高速缓存，譬如用nosql那种key/value快速存取结果

目的

这里不是要做一个大家都适用的磁盘/内存缓存库，这个做法，部分是展示STSdb的用法，部分是提供一个简单易用的解决方案。

磁盘/内存

为什么不用memcached或者AppFabric Cache这样的现成解决方案呢？因为业务要缓存的内存或大或小，小的几KB，大的几MB，如果用户一多，势必对内存有过度的需求。所以选择做一个基于磁盘的。

当然，这个解决方案是支持内存缓存的。构造的时候传递空字符串便可。

STSdb是什么

再来说明一下STSdb是什么：STSdb是C#写的开源嵌入式数据库和虚拟文件系统，支持实时索引，性能是同类产品的几倍到几十倍，访问官方网站。

我之前介绍过：STSdb，强纯C#开源NoSQL和虚拟文件系统和 STSdb，强纯C#开源NoSQL和虚拟文件系统 4.0 RC2 支持C/S架构，大家可以先看看。

实现

存取

因为是基于磁盘，所以需要使用到高效的Key/Value存取方案，碰巧我们有STSdb :)

序列化

因为要求简便快速，用的是fastJson。

代码

代码比较简单，花了2个小时写的，很多情况没考虑，譬如磁盘空间不足、过期空间回收等，这些留给大家做家庭作业吧。另外，为了发布方便，STSdb和fastJson的代码都合并到一个项目里。

CahceEngine.cs


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using STSdb4.Database;
using fastJSON;
using System.IO;
 
namespace Com.SuperCache.Engine
{
    public class CacheEngine
    {
        private const string KeyExpiration = "Expiration";
        private string dataPath;
        private static IStorageEngine memoryInstance = null;
        private static object syncRoot = new object();
        private bool isMemory = false;
 
        public CacheEngine(string DataPath)
        {
            dataPath = DataPath;
            if (!dataPath.EndsWith(Path.DirectorySeparatorChar.ToString()))
                dataPath += Path.DirectorySeparatorChar;
 
            isMemory = string.IsNullOrEmpty(DataPath);
        }
 
        public void Add<K>(string Category, K Key, object Data)
        {
            Add(Category, Key, Data, null);
        }
 
        private IStorageEngine Engine
        {
            get
            {
                if (isMemory)
                {
                    lock (syncRoot)
                    {
                        if (memoryInstance == null)
                            memoryInstance = STSdb.FromMemory();
                    }
                    return memoryInstance;
                }
                else
                    return STSdb.FromFile(GetFile(false), GetFile(true));
            }
        }
 
        public void Add<K>(string Category, K Key, object Data, DateTime? ExpirationDate)
        {
            var engine = Engine;
            var table = engine.OpenXIndex<K, string>(Category);
            var result = Data is string ? (string)Data : JSON.Instance.ToJSON(Data);
            table[Key] = result;
            table.Flush();
 
            var expiration = engine.OpenXIndex<K, DateTime>(KeyExpiration);
            var expirationDate = ExpirationDate == null || ExpirationDate <= DateTime.Now ? DateTime.Now.AddMinutes(30) : (DateTime)ExpirationDate;
            expiration[Key] = expirationDate;
            expiration.Flush();
 
            engine.Commit();
 
            if (!isMemory)
                engine.Dispose();
        }
 
        private string GetFile(bool IsData)
        {
            if (!Directory.Exists(dataPath))
                Directory.CreateDirectory(dataPath);
            return dataPath + "SuperCache." + (IsData ? "dat" : "sys");
        }
 
        public V Get<K, V>(string Category, K Key)
        {
            var engine = Engine;
            var table = engine.OpenXIndex<K, string>(Category);
            string buffer;
            V result;
            if (table.TryGet(Key, out buffer))
            {
                result = typeof(V) == typeof(string) ? (V)(object)buffer : JSON.Instance.ToObject<V>(buffer);
                var expiration = engine.OpenXIndex<K, DateTime>(KeyExpiration);
                DateTime expirationDate;
                if (expiration.TryGet(Key, out expirationDate))
                {
                    if (expirationDate < DateTime.Now)
                    {
                        result = default(V);
                        table.Delete(Key);
                        table.Flush();
                        expiration.Delete(Key);
                        expiration.Flush();
                        engine.Commit();
                    }
                }
            }
            else
                result = default(V);
 
            if (!isMemory)
                engine.Dispose();
 
            return result;
        }
    }
}

新建

构造CacheEngine需要传递缓存保存到哪个文件夹。

基于内存

如果你不喜欢基于磁盘的缓存，可以使用基于内存，构造函数传递空字符串便可。

增加/更新

同一个方法：Add。用户可以指定类型（Category），譬如User，Employee等。键（Key）支持泛型，值（Data）是object。有一个overload是过期日期（ExpirationDate），默认当前时间30分钟后

获取

Get方法需要指定类型（Category）和键（Key）。

例子


using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Diagnostics;
using Com.SuperCache.Engine;
 
namespace Com.SuperCache.Test
{
    public class Foo
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Age { get; set; }
        public double? Some { get; set; }
        public DateTime? Birthday { get; set; }
    }
 
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            TestAddGet();
            //TestExpiration();
            TestPerformance();
 
            Console.Read();
        }
 
        private static void TestExpiration()
        {
            var engine = new CacheEngine(@"..\..\data");
            var o = engine.Get<string, Foo>("User", "wchen");
            Console.WriteLine(o != null ? o.Name : "wchen does not exist or expired");
        }
 
        private static void TestPerformance()
        {
            var engine = new CacheEngine(@"..\..\data");
            var w = new Stopwatch();
            w.Start();
            for (int i = ; i < 100; i++)
            {
                var o2 = engine.Get<string, string>("PlainText", "Bla");
            }
            w.Stop();
            Console.WriteLine(w.Elapsed);
        }
 
        private static void TestAddGet()
        {
            var engine = new CacheEngine(@"..\..\data");
            var f = new Foo { Name = "Wilson Chen", Age = 30, Birthday = DateTime.Now, Some = 123.456 };
            engine.Add("User", "wchen", f, DateTime.Now.AddSeconds(10));
 
            var t = @"Bla Bla Bla......";
            engine.Add("PlainText", "Bla", t);
 
            var o = engine.Get<string, Foo>("User", "wchen");
 
            var o4 = engine.Get<string, Foo>("User", "foo");
            Console.WriteLine(o4 != null ? o4.Name : "foo does not exist");
 
            var o2 = engine.Get<string, string>("PlainText", "Bla");
            Console.WriteLine(o.Name);
 
            var o3 = engine.Get<string, string>("PlainText", "A");
            Console.WriteLine(o3 ?? "A does not exist");
        }
    }
}

说明

项目中引用了System.Management是因为STSdb支持内存数据库，需要判断大物理内存。如果不喜欢，大家可以移除引用，并且去掉STSdb4.Database.STSdb.FromMemory方法便可。

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STSdb

创建时间：2022-04-14 10:53:57

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