关于.net环境下跨进程、高频率读写数据的问题
一、需求背景
1、最近项目要求高频次地读写数据,数据量也不是很大,多表总共加起来在百万条上下。
单表最大的也在25万左右,历史数据表因为不涉及所以不用考虑,
难点在于这个规模的热点数据,变化非常频繁。
数据来源于一些检测设备的采集数据,一些大表,有可能在极短时间内(如几秒钟)可能大部分都会变化,
而且主程序也有一些后台服务需要不断轮询、读写某种类型的设备,所以要求信息交互时间尽可能短。
2、之前的解决方案是把所有热点数据,统一加载到共享内存里边,到也能够支撑的住(毫秒级的),但是由于系统架构升级,之前的程序(20年前的)不能兼容。
只能重新写一个,最先想到的是用redis,当时把所有api重写完成后,测试发现效率不行,是的,你没有看错,redis也是有使用范围的。
3、redis读写非常快,但是对于大批量读写操作我觉得支持不够,虽然redis支持批量读写,但是效率还是不够快,
对于字符串(string)类型的批量读写,我测试过;效率比较好的在每批次200 至 250条之间,处理20万条数据耗时5秒左右, (pc机,8g,4核)
而对于有序集合(sorted set)类型,批量写的操作用起来非常别扭,而且没有修改api(如有其他方式请指教),我测试过,效率没string类型那么高
其他类型不适合我的业务场景,就没考虑使用了
4、所以项目组最后决定还是用回共享内存,先决定在.net环境下使用c#的共享内存,这个功能可能使用的人不多,其实在.net4.0版本就已经集成进来了
在system.io.memorymappedfile命名空间下。这个类库让人很无语,因为里边能用的只有write、read这2种方法,而且只是针对字节的操作,
需要非常多的类型转换,非常麻烦!想想,只能以字节为单位去构建一个需要存放百万级数据的内存数据库,得多麻烦?
需要手动搞定索引功能,因为要支持各种查询,最后花了一天的时间写完demo,最后测试后发现效率并没有很大提高,因为当时加了互斥量测试,
但是离毫秒级差得远。这个技术点有兴趣的可以了解下,园子里有,如:https://www.cnblogs.com/zeroone/archive/2012/04/18/2454776.html
二、没错,第一节写的太多了
1、最后分析,这应该是c#语言的瓶颈,c#对于这种骚操作是不那么成熟的。
2、最后瞄来瞄去,决定使用vc开发一个dll,在里边封装对内存数据的读写功能,然后c#调用
3、本人的c、c++不那么熟、参考了一些实例,比如园子里的:http://www.cnblogs.com/cwbcwb505/archive/2008/12/08/1350505.html
4、是的,你没有看错,2008年的,我还看到一篇更早的,看来底层开发c、c++那么经久不衰不是没有道理的,很多技术现在都在用
5、看看什么是共享内存
三、开始写代码了
1、首先建2个控制台项目,支持mfc,
2、先这样:一个负责创建共享内存,初始化数据
3、再这样:一个读写数据测试,最后修改
4、最后修改下图片细节,测试一下,看看效果
5、完成了,see, 是不是很简单呀?都会了吗?
四、真的要贴代码了
1、先定义个枚举返回状态
typedef enum { success = 0, alreadyexists = 1, error = 2, oversize = 3 }enummemory;
2、再定义个结构体用来测试
typedef struct { int tagid; char tagname[32]; int area; double engval; double updatetime; double rawmax; double rawmin; double rawval; char name[50]; char al; double astime; char maskstate; double amtime; char cf; char tdf; char alarmcode[32]; }teng;
3、开始创建共享内存
int create(uint size) { // data handle filemap = createfilemapping(invalid_handle_value, null, page_readwrite, 0, size, “name”); if (filemap == null || filemap == invalid_handle_value) return error; if (getlasterror() == error_already_exists) return alreadyexists; // init void *mapview = mapviewoffile(filemap, file_map_write, 0, 0, size); if (mapview == null) return error; else memset(mapview, 0, size); return success; }
4、再开始写数据
int write(void *pdate, uint nsize, uint offset) { // open handle filemap = openfilemapping(file_map_write, false, “name”); if (filemap == null) return error; // hander void *mapview = mapviewoffile(filemap, file_map_write, 0, 0, nsize); if (mapview == null) return error; else writedataptr = mapview; // write memcpy(mapview, pdate, nsize); unmapviewoffile(pmapview); return success; }
5、开始读数据
int read(void *pdata, uint nsize, uint offset) { // open handle filemap = openfilemapping(file_map_read, false, gettablename()); if (filemap == null) return error; // hander void *pmapview = mapviewoffile(filemap, file_map_read, 0, 0, nsize); if (pmapview == null) return error; else readdataptr = pmapview; memcpy(pdata, (pmapview, nsize); unmapviewoffile(pmapview); return success; }
6、ok了,不复杂,网上都有这些资料,最后我们贴上测试程序
int _tmain(int argc, tchar* argv[], tchar* envp[]) { int length = 100000; ceng * ceng = new ceng(); dword dwstart = gettickcount(); for (int i = 0; i < length; i++) { teng eng; ceng->read(&eng, ceng->size, ceng->size * i); eng.engval = i; ceng->write(&eng, ceng->size, (i*ceng->size)); if (i % 10000 == 0 || i == length - 1) printf("正在读写的eng.tagname:%s \n", eng.tagname); } printf("总条数%d,耗时:%d 毫秒 \n", length, gettickcount() - dwstart); // 验证数据 teng eng5000; ceng->read(&eng5000, ceng->size, ceng->size * 5000); printf("\n验证数据 \n"); printf("第5000个eng的tagid:%d, engval:%lf \n", eng5000.tagid, eng5000.engval); scanf_s("按任意键结束"); return 0; }
7、还有写测试程序
int _tmain(int argc, tchar* argv[], tchar* envp[]) { int length = 100000; ceng * ceng = new ceng(); ceng->create(ceng->size * length); dword dwstart = gettickcount(); for (int i = 0; i < length; i++) { teng eng; memset(&eng, 0, ceng->size); eng.tagid = i; sprintf_s(eng.alarmcode, "alarmcode.%d", i); sprintf_s(eng.tagname, "tagname.%d", i); if (i % 10000 == 0 || i == length - 1) printf("正在写入的eng.tagname:%s \n", eng.tagname); ceng->write(&eng, ceng->size, (i*ceng->size)); } // print time printf("写入数据完毕,总条数:%d\n", length); printf("初始化值共享内存区耗时:%d 毫秒 \n", gettickcount() - dwstart); scanf_s("按任意键结束"); return 0; }
8、当然得再贴一遍啦
五、差点忘记做成dll了
1、定义外部函数
extern "c" __declspec(dllexport) int readfromsharedmemory(teng *pdata, int nsize, int offset) { return ceng->read(pdata, nsize, offset); } extern "c" __declspec(dllexport) int writetosharedmemory(void *pdata, int nsize, int offset) { return ceng->write(pdata, nsize, offset); }
2、好了,vc到此为止,可以去领盒饭了,c#进场
public class lib { [dllimport("consoleapplication4.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)] public static extern int readfromsharedmemory(intptr pdata, int nsize, int offset); [dllimport("consoleapplication4.dll", callingconvention = callingconvention.cdecl)] public static extern int writetosharedmemory(intptr pdata, int nsize, int offset); }
3、c#测试一下
static void main(string[] args) { var length = 100000; var starttime = datetime.now; var size = marshal.sizeof(typeof(teng)); var intptrout = marshal.allochglobal(size); var intptrin = marshal.allochglobal(size); for (var i = 0; i < length; i++) { lib.readfromsharedmemory(intptrout, size, size * i); var eng = marshal.ptrtostructure<teng>(intptrout); eng.engval = i; marshal.structuretoptr(eng, intptrin, true); lib.writetosharedmemory(intptrin, size, size * i); if (i % 10000 == 0) console.writeline("eng.tagid:{0}", eng.tagid); } console.writeline("总条数{0},耗时:{1} 毫秒", length.tostring(), (datetime.now - starttime).totalmilliseconds.tostring()); // 验证数据 var intptr100 = marshal.allochglobal(size); lib.readfromsharedmemory(intptr100, size, size * 100); var eng100 = marshal.ptrtostructure<teng>(intptr100); console.writeline(); console.writeline("验证数据"); console.writeline("第100个eng的tagid:{0},engval:{1}", eng100.tagid, eng100.engval); console.readkey(); }
4、165毫秒,相比在vc下运行,差了一个数量级,但是,也不错了;
因为c#环境下需要不断的marshal.ptrtostructure、marshal.structuretoptr,频繁地把数据在托管内存俞共享内存之间搬运
是需要耗费时间的,这点有更好处理方式的请指教,
六、因为跨线程、进程,所以要考虑加入互斥量哦
1、很简单,mfc下有现成的类cmutex,加在write里边在看看效率
互斥量是需要耗费资源的,多了将进100毫秒
2、读写都加上互斥量试试看
又多了80多毫秒,
鱼与熊掌不可兼得啊。要根据实际运用场景觉得是否加上互斥量
好了,人家51去游玩、我却宅家里码程序,可见我的趣味还是挺高的,洗澡、洗衣服、然后去吃饭、一天没进食了,
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