第7章 分布式系统架构 【内存数据库如何保障数据安全】

13、内存数据库如何保障数据安全？

13.1 Redis的主从同步方案

应用服务器在存库的时候，将数据存储于Redis集群中；整个Redis集群通过Slot操作，将所有的数据以散列的形式均匀存储到各个节点中。同时，为了保证数据的安全，一方面每一个Redis节点在存储时都以镜像的形式将数据存储在本地磁盘中，另一方面为集群中的每个节点提供一个备用节点。这样，当Redis中的某个主节点失效时，可以自动通过主从切换，切换到从节点上，即能保证数据安全，又能保障系统高可用。

13.2 GemFire的节点数据复制

Redis主从同步方案，在主节点正常运行的情况下，从节点处于闲置状态，对分担系统压力不能起到任何作用。这时，GemFire的即能保证数据安全、又能保证系统可用的 “多节点的数据复制” 方案被推出；GemFire被 12306网站采用。

GemFire是一个位于应用集群和后端数据源之间的高性能、分布式的操作数据(operational data)管理基础架构。它提供了低延迟、高吞吐量的数据共享和事件分发。GemFire充分利用网络中的内存和磁盘资源，形成一个实时的数据网格(data fabric or grid)。

GemFire的主要特性有：

1）多种网络拓扑

2）高并发的内存数据结构，避免锁争夺

3）可选的ACID

4）序列化(native serialization)和智能缓冲(smart buffering)保证消息快速分发

5）同步或异步写磁盘

6）冗余内存拷贝

GemFire数据库的核心是一个叫作GemFire Data Fabric的分布式存储结构。在该存储结构中，海量的数据以散列的形式分布存储在多个物理节点的内存中，形成内存资源池。同时，在这个池中的每一条数据，除了存储在主数据点上以外，还以“热备数据点”的形式，复制在其他的多个数据点上。这样，当其中一个物理节点宕机时，就可用自动切换到其他数据点，使其中的某个“热备数据点”自动升级成主数据点，从而保证了集群中数据访问的安全可靠。

13.3 Redis的异步化写数据方案

开源的Redis没有强大而成熟的持久化方案，无法直接将数据持久化到数据库等存储设备中。但对于内存数据库的技术方案来说这个能力是必需的。

实现Redis的数据持久化，难题就在于如果已经将数据写入Redis了，再想通过Redis的API接口将还没有持久化的数据读出来，难度较大。

我们可以将写数据库的过程前置，提前到了与应用服务器写Redis同时。然而，在这个方案中我们又不希望将写数据库放到用户响应的事务中，这会影响系统性能。因此，采用异步化的写数据库，即将写库请求先打包成一个消息放到消息队列中，再由另一个守护进程从消息队列中读取消息，去写库。

这个方案采用了异步化写库，响应速度提高了，技术难度降低了，系统可靠性与数据安全也得到了保障。唯一的缺点就是，写数据库有一定的延时，不能与Redis中的数据完全同步。