一種高效的C/S架構(gòu)數(shù)據(jù)緩存策略

摘 要：許多傳統(tǒng)的應(yīng)用開(kāi)始轉(zhuǎn)而向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。然而，在一些基于C/S的應(yīng)用系統(tǒng)中，客戶端經(jīng)常需要與服務(wù)端進(jìn)行大量重復(fù)數(shù)據(jù)的交互。大量重復(fù)信息的交互，極大地增加了服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，也大大延長(zhǎng)了客戶端的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用系統(tǒng)的性能因此而急劇的下降了。本文提出了一種C/S模式下基于GUID的數(shù)據(jù)緩存策略，在客戶機(jī)頻繁訪問(wèn)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，能夠有效的降低客戶機(jī)對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)大二進(jìn)制字段的訪問(wèn)次數(shù)，在實(shí)踐中取得了較好的應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：GUID；C/S；緩存

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393

應(yīng)用系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化大大提高了信息資源的利用率和可信度。然而，在一些基于C/S的應(yīng)用系統(tǒng)中，Client端經(jīng)常需要與Server端進(jìn)行大量數(shù)據(jù)的交互，按照數(shù)據(jù)訪問(wèn)的局部性原理，在大多數(shù)情況下，這些數(shù)據(jù)是重復(fù)的。客戶機(jī)與服務(wù)器之間大量重復(fù)信息的交互，極大地增加了服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)，也大大延長(zhǎng)了客戶端的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間，應(yīng)用系統(tǒng)的性能因此而急劇的下降了。顯然，如果能夠降低客戶機(jī)與服務(wù)器之間重復(fù)信息的交互次數(shù)，應(yīng)用系統(tǒng)的性能將會(huì)有一個(gè)顯著的提高。

本文提出了一種C/S模式下基于GUID的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，在客戶機(jī)頻繁訪問(wèn)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，能夠有效的降低客戶機(jī)對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)大二進(jìn)制字段重復(fù)信息的交互次數(shù)，在實(shí)踐中取得了較好的應(yīng)用效果。

1 GUID

1.1 GUID的全局唯一性。隨著分布式系統(tǒng)和公司間協(xié)同的不斷普及，許多應(yīng)用在實(shí)際中往往需要生成并操作一個(gè)在時(shí)間和空間上都是全局惟一的標(biāo)識(shí)符，于是產(chǎn)生了GUID（Globally Unique Identifier）的概念。

GUID最初是由OSF（開(kāi)放軟件基金會(huì)）提出的，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為UUID（Universally Unique Identifier）。UUID是作為分布式計(jì)算環(huán)境（DCE）的一部分而定義的，DCE的遠(yuǎn)程過(guò)程調(diào)用（RFC）使用UUID來(lái)唯一的標(biāo)識(shí)被調(diào)用者。

GUID是一個(gè)128位的標(biāo)識(shí)符，根據(jù)定義，GUID在時(shí)間和空間上都必須是唯一的，OSF提出的算法可以保證這一點(diǎn)。為了保證空間唯一性，每一個(gè)GUID需要一個(gè)對(duì)于生成它的計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)是唯一的48位值。這個(gè)值一般就是機(jī)器上網(wǎng)卡的地址。使用這個(gè)值可以保證在任意兩臺(tái)安裝網(wǎng)卡的機(jī)器上所生成的GUID值是不相同的。對(duì)于沒(méi)有安裝網(wǎng)卡的計(jì)算機(jī)，此唯一值的生成將使用其它算法來(lái)完成。為保證時(shí)間上的唯一性，每一個(gè)GUID值具有一個(gè)60位的時(shí)間戳。這個(gè)時(shí)間戳表示的是自1852年10月15日00：00：00：00.00以來(lái)以100納米為間隔的計(jì)數(shù)值。根據(jù)這個(gè)原理，當(dāng)前生成的GUID在以后至少1400年內(nèi)是唯一的。

GUID主要用于在擁有多個(gè)節(jié)點(diǎn)、多臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)中，分配必須具有唯一性的標(biāo)識(shí)符。在Windows平臺(tái)上，GUID應(yīng)用非常廣泛：注冊(cè)表、數(shù)據(jù)庫(kù)、甚至自動(dòng)生成的機(jī)器名、目錄名等。在微軟的COM（Component Object Model）技術(shù)中，GUID既被用來(lái)唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)COM組件，也被用來(lái)唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)COM組件接口。

正因?yàn)镚UID在實(shí)踐中具有如此廣泛的應(yīng)用，大多數(shù)高級(jí)語(yǔ)言都支持GUID，如：C++、JAVA、DELPHI、VB.net、C#等。GUID的全局唯一性對(duì)傳統(tǒng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)及對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)也具有重要的意義。在傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，GUID可以唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)表或記錄，而在對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)中，GUID則可以唯一的標(biāo)識(shí)一個(gè)全局對(duì)象。

1.2 基于GUID的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制

1.2.1 問(wèn)題模型：在C/S方式下，服務(wù)器運(yùn)行一個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)D，在該庫(kù)的表T中包含一個(gè)存放BOLB類(lèi)型的表字段B，每個(gè)客戶機(jī)對(duì)字段B都具有讀寫(xiě)權(quán)限。由于字段B中存放數(shù)據(jù)的體積一般較大，客戶機(jī)在處理該字段時(shí)采用本地臨時(shí)文件暫存的方法，即：采用流方式從表T中獲取某一記錄R的字段B，并寫(xiě)入客戶機(jī)本地臨時(shí)文件BLOB.tmp中。

客戶機(jī)要修改該字段時(shí)，先從文件BLOB.tmp以某種已知格式打開(kāi)該文件并進(jìn)行修改，處理完成后，客戶機(jī)把加工好的數(shù)據(jù)用同樣格式寫(xiě)入文件BLOB.tmp。之后，客戶機(jī)采用流方式從文件BLOB.tmp讀出并寫(xiě)入記錄R的字段B。

客戶機(jī)處理數(shù)據(jù)的算法如下：客戶機(jī)指定檢索記錄R的SQL語(yǔ)句并提交給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)D；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎執(zhí)行該SQL查詢(xún)語(yǔ)句并返回當(dāng)前記錄的BLOB字段R.[B]；客戶機(jī)生成本地臨時(shí)文件BLOB.tmp，并以流方式將當(dāng)前記錄的BLOB字段R.[B]寫(xiě)入文件；客戶機(jī)打開(kāi)文件BLOB.tmp進(jìn)行處理；客戶機(jī)將修改保存到文件BLOB.tmp；客戶機(jī)將文件回寫(xiě)到R.[B]；客戶機(jī)刪除臨時(shí)文件BLOB.tmp。

1.2.2 問(wèn)題討論：采用以上算法，客戶機(jī)從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取大小為1000KB數(shù)據(jù)字段的平均時(shí)間約為5秒即5000ms。5秒的平均網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間對(duì)一個(gè)現(xiàn)代應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)實(shí)在太慢了。經(jīng)驗(yàn)表明，客戶機(jī)對(duì)BLOB類(lèi)型字段的訪問(wèn)具有以下特點(diǎn)：

在90%的情況下，客戶機(jī)只是讀取該字段瀏覽而不做修改；由于數(shù)據(jù)訪問(wèn)的局部性原理，具體到某一個(gè)確定的客戶機(jī)，在80%的情況下，該客戶機(jī)瀏覽的數(shù)據(jù)是之前訪問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)。

假設(shè)客戶機(jī)打開(kāi)和關(guān)閉本地文件的時(shí)間都為100ms，如果能夠?qū)υL問(wèn)過(guò)的數(shù)據(jù)庫(kù)字段數(shù)據(jù)在本地緩存，則客戶機(jī)的一次數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)時(shí)間為：90%*（80%*（100ms+100ms）+20%*（5000ms））+10%*（5000ms）=1335.2ms

這樣，一次數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)時(shí)間將得到有效減少。更重要的是，緩存在本地的數(shù)據(jù)減少了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接讀取時(shí)間，數(shù)據(jù)庫(kù)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)也因此減輕了。

但是，客戶機(jī)要求從數(shù)據(jù)庫(kù)檢索到的數(shù)據(jù)總是最新的，客戶機(jī)如何知道在本地緩存的數(shù)據(jù)是否已經(jīng)過(guò)期？基于GUID的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制可以解決這個(gè)問(wèn)題。

1.3 基于GUID的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制。由于一臺(tái)計(jì)算機(jī)在不同時(shí)刻不會(huì)生成相同的GUID值，任何兩臺(tái)計(jì)算機(jī)也不會(huì)生成重復(fù)的GUID值，所以，如果在數(shù)據(jù)庫(kù)保存數(shù)據(jù)記錄的同時(shí)為其生成并保存一個(gè)GUID值，每次緩存數(shù)據(jù)時(shí)以該GUID值作為文件名，每次修改數(shù)據(jù)記錄時(shí)同時(shí)修改該GUID標(biāo)識(shí)符，則客戶機(jī)只要讀取數(shù)據(jù)記錄的GUID標(biāo)識(shí)符，并在本地查找具有相同標(biāo)識(shí)的臨時(shí)文件，就可以準(zhǔn)確地判斷數(shù)據(jù)記錄是否已經(jīng)更新。

基于GUID的數(shù)據(jù)緩存機(jī)制如下：在數(shù)據(jù)庫(kù)中為每個(gè)包含BLOB類(lèi)型字段的表添加一個(gè)類(lèi)型為uniqueidentifier的字段G，并將字段G的默認(rèn)值設(shè)為NewID（），這樣當(dāng)新行插入表中時(shí)，會(huì)自動(dòng)生成此列GUID值。

客戶機(jī)如果只是瀏覽該記錄字段，算法如下：

客戶機(jī)指定檢索記錄R的SQL語(yǔ)句，并提交給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎執(zhí)行該SQL查詢(xún)語(yǔ)句并返回當(dāng)前記錄的GUID標(biāo)識(shí)符R.[G]，假設(shè)其值為guid1；客戶機(jī)在本地查找文件名為guid1.tmp的臨時(shí)文件；如果沒(méi)有找到，則客戶機(jī)生成本地臨時(shí)文件guid1.tmp，并以流方式將當(dāng)前記錄寫(xiě)入文件；客戶機(jī)打開(kāi)文件guid1.tmp進(jìn)行瀏覽；

客戶機(jī)如果要修改該記錄字段，算法如下：

客戶機(jī)指定檢索記錄R的SQL語(yǔ)句并提交給網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)引擎執(zhí)行該SQL查詢(xún)語(yǔ)句并返回當(dāng)前記錄的GUID標(biāo)識(shí)符R.[G]，假設(shè)其值為guid1；客戶機(jī)在本地查找文件名為guid1.tmp的臨時(shí)文件；如果沒(méi)有找到，則客戶機(jī)生成本地臨時(shí)文件guid1.tmp，并以流方式將當(dāng)前記錄的BLOB字段R.[B]寫(xiě)入文件guid1.tmp；客戶機(jī)打開(kāi)文件guid1.tmp進(jìn)行修改；處理完成后，客戶機(jī)生成一個(gè)新的GUID標(biāo)識(shí)符假設(shè)為guid2，并將修改保存到文件guid2.tmp；客戶機(jī)將文件回寫(xiě)到記錄R的BLOB字段R.[B]，并修改其GUID標(biāo)識(shí)符R.[G]為guid2；客戶機(jī)刪除臨時(shí)文件guid1.tmp。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種數(shù)據(jù)緩存機(jī)制，基于GUID的全局唯一性，在客戶機(jī)頻繁訪問(wèn)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)的情況下，能夠有效的降低客戶機(jī)對(duì)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)大二進(jìn)制字段重復(fù)信息的交互次數(shù)，在實(shí)踐中取得了較好的應(yīng)用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]ASP.net開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)[OL].http：//blog.joycode.com/moslem/archive/2010/03/23/16930.asp.

[2]Jacques Roy.在IDS 9.x中使用GUID[J/OL]，2012.http：//www-900.ibm.com/developerWorks/cn/dmdd/library.

作者簡(jiǎn)介：李兵哲（1975-），男，陜西岐山人，碩士，講師，主要研究方向：信息安全、多核計(jì)算。

作者單位：西安政治學(xué)院，西安 710068