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基于內存映射文件的高性能庫存緩存系統

2020年電子技術應用第7期

黃向平1，2，彭明田1，2，楊永凱1，2

1.中國民航信息網絡股份有限公司，北京101318；2.民航旅客服務智能化應用技術重點實驗室，北京101318

摘要： 傳統余票庫存查詢系統以內存數據庫或嵌入式數據庫作為緩存系統，在高并發與密集計算環境中，讀取性能很難滿足需求。設計一種高性能庫存緩存系統，利用內存映射文件技術，消除進程間通信消耗，減少數據拷貝，避免讀寫操作互鎖，從而大幅提高緩存讀取性能。實驗表明，該方法在并發讀取效率上提升了兩個數量級以上。

關鍵詞： 庫存查詢內存數據庫嵌入式數據庫內存映射文件高性能緩存系統

中圖分類號： TP311.132
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191043
中文引用格式： 黃向平，彭明田，楊永凱. 基于內存映射文件的高性能庫存緩存系統[J].電子技術應用，2020，46(7)：113-117，126.
英文引用格式： Huang Xiangping，Peng Mingtian，Yang Yongkai. High performance inventory caching system based on memory mapping files[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(7)：113-117，126.

High performance inventory caching system based on memory mapping files

Huang Xiangping1，2，Peng Mingtian1，2，Yang Yongkai1，2

1.TravelSky Technology Limited，Beijing 101318，China； 2.Key Laboratory of Intelligent Passenger Service of Civil Aviation，Beijing 101318，China

Abstract： Traditional balance inventory query system uses memory database or embedded database as cache system. In high concurrent and intensive computing environment, the reading performance is difficult to meet the demand. A high-performance inventory caching system is designed, which uses memory mapping file technology to eliminate communication consumption between processes, reduce data copy and avoid interlocking between read and write operations, thus greatly improving the cache reading performance. Experiments show that this method improves the concurrent reading efficiency by more than two orders of magnitude.

Key words : inventory query；memory database；embedded database；memory mapping files；high performance caching system

0 引言

近年來，移動互聯網^[1]應用急劇擴大，作為一種典型的移動互聯網電子商務應用，票務查詢系統^[2]向用戶隨時隨地提供余票庫存信息，幫助移動用戶做交通住宿規劃、影院演出門票預定等操作。12306鐵路票務系統^[3]是一個典型的高并發應用，余票查詢高峰值超過了百億次/天。如此高的負載與高并發量會使應用服務訪問擁堵，容易出現查詢結果不穩定等異常現象。航空票務搜索^[4]也同樣面臨相似的問題，中轉點選擇豐富，可搭配的航班多，單次搜索需要成千上萬次的航班座位庫存信息查詢。能夠及時準確地獲取盡量多航班座位庫存數據，是搜索出經濟快捷的航班集合的關鍵所在。

在此類實時響應度要求比較高且性能要求比較高的查詢系統中，key-value結構的NoSQL數據庫^[5]作為緩存系統^[6]得到了廣發的應用。典型的NoSQL數據庫有內存數據庫memcached/redis^[7]和嵌入式數據庫Berkeley DB^[8]。在進一步性能分析之后發現，這些數據訪問方式仍存在性能瓶頸，并發訪問量大時依然會出現排隊延遲的現象。鑒于此，本文提出了一種基于內存映射文件^[9]的高性能庫存緩存系統，主要從三方面進行改進：(1)通過內存映射文件，緩存系統與應用進程同處一個進程空間，避免進程間通信，從而提高數據讀取效率；(2)緩存結果以指針方式返回，節省了內存拷貝，從而減少內存和CPU資源消耗；(3)數據讀寫過程采用無鎖設計，多進程或多線程無需爭搶排隊訪問，從而提高訪問并發效率。

本文詳細內容請下載:http://www.rjjo.cn/resource/share/2000002915

作者信息:

黃向平1，2，彭明田1，2，楊永凱1，2

(1.中國民航信息網絡股份有限公司，北京101318；2.民航旅客服務智能化應用技術重點實驗室，北京101318)

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