SpringBoot集成Redis緩存技術在企業一卡通系統中的應用

文/寧方美 賀雪梅 牟晉娟

1 引言

時間管理、安全管理、消費管理在近些年的企業管理中越來越受到管理者的關注。在國外，由于人工成本高昂，時間管理更是企業生存發展的重要環節。企業一卡通就是幫助客戶實現時間管理、運營安全等方面的統一管理，讓時間管理變得更簡單、安排的更合理、發揮出更大價值。企業一卡通系統是軟件硬件相結合的系統，終端設備多樣化，對于一個中大型的企業來說，每日產生的數據量是非常龐大的，企業一卡通開發的難點之一是保證終端和服務器端的數據的一致性，避免數據在上傳下達過程中丟失。

本文結合實際企業一卡通項目開發經驗，圍繞SpringBoot技術架構中如何采用Redis緩存技術設置特定的操作流程，解決系統中數據同步問題。

2 SpringBoot技術架構和Redis技術簡介

2.1 SpringBoot簡介

SpringBoot是在 2013年推出的新項目，主要用來簡化 Spring 開發框架的開發、配置、調試、部署工作，同時在項目內集成了大量易于使用且實用的基礎框架。

在傳統的Spring框架中開發，用戶需要自行編寫XML文件，并在Maven、Gradle中加入相應的依賴包，在響應的代碼中添加功能代碼，才能使用；如果使用SpringBoot開發，僅需在Maven、Gradle配置文件中加上少量的配置，即可在代碼中使用所需的框架，讓原本的配置簡化到幾乎是零代碼、零 XML 配置，同時依賴包的版本問題也由SpringBoot輕松解決，所以SpringBoot非常適合大型項目的開發配置。

2.2 Redis技術

Redis是一個key-value存儲系統，也是NoSQL技術陣營中的一員，它通過多種鍵值數據類型來適應不同場景下的存儲需求，Redis優勢主要包括：

（1）性能極高，Redis是一種NoSql數據庫，Redis的操作是在內存中進行的，其速度相比于MySQL之類的數據庫，相當于內存讀寫與硬盤讀寫的差別，Redis能讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s ；

（2）支持的數據類型豐富，Redis支持二進制案例的 Strings,Lists,Hashes,Sets 及 Ordered Sets 數據類型操作；

（3）支持事務，操作都是原子性，所謂的原子性就是對數據的更改要么全部執行，要么全部不執行；

（4）豐富的特性，Redis還支持 publish/subscribe,通知,key 過期等等特性。

基于上述優勢，Redis技術最大的應用場景就是用來做緩存。緩存技術可以大大減輕服務器的壓力，減少數據丟失，提高系統中數據的一致性和完整性。

3 Spring Boot集成Redis在一卡通管理系統應用

在企業一卡通系統中，員工每天通過終端進行考勤打卡、餐廳的消費記錄等操作，這些終端產生的數據必須最終同步到服務器端，我們稱之為“上傳數據”。

另一方面，系統管理員在服務器端添加或者修改數據，如新員工到人事報道，人事工作人員通過服務器端的管理窗口錄入新員工的信息；人事在服務器端調整員工所在部門等；這些在服務器端的修改必須同步到對應的終端設備中，我們稱之為“下發數據”。

在企業一卡通系統中，做好終端設備和服務器之間的上傳下發，也就做好了數據的同步。實際的應用中，主要存在兩個主要的問題：

（1）大量數據上傳容易產生服務器擁堵；

（2）數據丟失嚴重。

本系統采用Redis緩存技術結合SpringBoot框架設置了一套企業一卡通的同步機制。

3.1 HTTP PUSH 協議

圖1：HTTP PUSH協議流程圖

HTTP 協議是一種請求/響應型的協議，而Push 協議是基于HTTP的基礎上定義的數據協議，Push協議建立在TCP/IP 連接上，使用 Push 協議的客戶端和服務器，必須由客戶端先發起“初始化信息交互”請求成功之后，才能使用其他功能，比如上傳數據、獲取服務器命令、上傳更新信息、回復服務器命令等，其中這些功能并沒有先后順序，取決于客戶端應用程序的開發。如圖1所示。

3.2 上傳數據

以“考勤打卡”為例說明“上傳數據”實現機制。

（1）用戶在終端打卡后考勤機自動發送RestApI POST請求到Server，客戶端請求示例如下：

POST /iclock/cdata?SN=0316144680030＆t able=ATTLOG＆Stamp=9999 HTTP/1.1

Host: 58.250.50.81:8011

Content-Length: 145

1452 2015-07 -30 15:16:28 0 1 0 0 0

1452 2015-07 -30 15:16:29 0 1 0 0 0

8965 2015-07 -30 15:16:36 0 1 0 0 0

8965 2015-07 -30 15:16:37 0 1 0 0 0

（2）Server端接收到請求后，將此條考勤數據寫入到Redis Queue中，同時給終端響應，Redis Queue中存儲著所有終端上傳的更新數據。

服務器響應： HTTP/1.1 200 OK Server: nginx/1.6.0

（3）在Redis Queue中可以設置不同的參數，選擇實時寫入或者定時寫入數據庫的方式，Redis Queue會按照先進先出的規則逐條取出更新數據寫入的數據庫。

3.3 下發數據

以“新增人員”說明“下發數據”的實現機制。

（1）人事通過管理頁面錄入新員工的基本信息，該條數據立即寫入數據庫中。

（2）按照設備協議規則組織添加數據命令，并把命令寫入到Redis Cache中，新增人員的命令格式如下：

C:${CmdID}:DATA${SP}UPDATE${SP}USERINFO${SP}PIN=${XXX}${HT}Name=${XXX}${HT}Passwd =${XXX}${HT}Card=${XXX}${HT}Grp=${XXX}${HT}TZ=${XXX}${HT}Pri=${XXX}

部分字段說明：

1.PIN=${XXX}：用戶工號

2.Name=${XXX}：用戶姓名，當設備為中文時，使用的是 GB2312 編碼，其他語言時，使用 U TF-8 編碼

3.Passwd=${XXX}：密碼

4.Card=${XXX}：卡號，值支持兩種格式

（3）終端設備可以設置心跳包，規則間隔執行命令的時間，自動執行服務器端的Redis命令；一旦指令已經執行過且執行成功，該條指令將從Redis Cache中刪除；執行失敗的指令將被標注重新存儲。

4 總結

在3.2 和3.3中分別講述在作者參與的企業一卡通系統中，如何同步終端和服務器端的數據。Redis在“上傳數據”和“下發數據”中分別采用了不同的技術手段，從終端上傳的各種數據首先保存的Server端的Redis Queue中，按照先進先出的原則在從Redis Queue將數據寫入數據庫；服務端更新的數據寫入數據庫后，全部保存到Redis Cache中，根據設置的更新周期和頻率逐步從Cache中獲取更新指令，指令執行成功后實時更新Cache,從實際的系統運行效果來看，該機制大大降低了服務器擁堵問題，充分證明了Redis技術在解決此類問題中的強大功能。從實際應用效果看，終端和服務器端數據的一致性可以達到98%以上。