Garnet 是 Microsoft Research 的遠程緩存存儲，提供強大的性能（吞吐量和延遲）、可擴展性、存儲、恢復、集羣分片、密鑰遷移和複製功能。
Garnet 可以與現有的 Redis 客戶端配合使用。
Garnet 是 Microsoft Research 推出的一種新型遠程緩存存儲，具有多種獨特優勢：
- Garnet 採用流行的 RESP 線路協議作爲起點，這使得可以從當今大多數編程語言（例如 C# 中的 StackExchange.Redis）中可用的未經修改的 Redis 客戶端使用 Garnet。
- 相對於同類開源緩存存儲，Garnet 通過許多客戶端連接和小批量提供更好的吞吐量和可擴展性，從而節省大型應用程序和服務的成本。
- Garnet 使用啓用了加速 TCP 的商品雲 (Azure) VM 展示了極低的客戶端延遲（在 99.9% 時通常低於 300 微秒），這對於現實場景至關重要。
- Garnet 基於最新的 .NET 技術，具有跨平臺、可擴展和現代化的特點。它被設計爲易於開發和發展，而不會犧牲常見情況下的性能。我們利用 .NET 豐富的庫生態系統來擴展 API，並提供開放的優化機會。由於我們對 .NET 的精心使用，Garnet 在 Linux 和 Windows 上都實現了最先進的性能。
該存儲庫包含構建和運行 Garnet 的代碼。有關更多信息和文檔，請訪問網站：https://microsoft.github.io/garnet。
Garnet 實現了廣泛的 API，包括原始字符串（例如，獲取、設置和密鑰過期）、分析（例如，HyperLogLog 和 Bitmap）和對象（例如，排序集和列表）操作。它可以以客戶端 RESP 事務和我們自己的 C# 服務器端存儲過程的形式處理多密鑰事務，並允許用戶在原始字符串和新對象類型上定義自定義操作，所有這些都以 C# 的便利性和安全性實現，導致開發自定義擴展的門檻較低。
Garnet 使用快速且可插拔的網絡層，支持未來的擴展，例如利用內核旁路堆棧。它使用強大的 .NET SslStream 庫支持安全傳輸層安全 (TLS) 通信以及基本訪問控制。 Garnet 的存儲層稱爲 Tsavorite，是從我們之前的開源項目 FASTER 中分叉出來的，包括強大的數據庫功能，例如線程可擴展性、分層存儲支持（內存、SSD 和雲存儲）、快速非阻塞檢查點、恢復、操作日誌記錄以實現持久性、多鍵事務支持以及更好的內存管理和重用。最後，Garnet 支持集羣操作模式，支持分片、複製和動態密鑰遷移。
我們在網站上展示了一些關鍵結果，將 Garnet 與領先的開源緩存存儲進行比較。
Garnet 的設計重新思考了整個緩存存儲堆棧——從網絡上接收數據包，到解析和處理數據庫操作，再到執行存儲交互。我們建立在我們之前多年研究的基礎上。下面是Garnet的整體架構。
Garnet 的網絡層繼承了受我們之前對 ShadowFax 研究啓發的共享內存設計。 TLS 處理和存儲交互在 IO 完成線程上執行，避免了常見情況下的線程切換開銷。這種方法允許 CPU 緩存一致性將數據傳輸到網絡，而不是傳統的基於隨機播放的設計，後者需要在服務器上移動數據。
Garnet的存儲設計由兩個Tsavorite鍵值存儲組成，它們的命運由統一的操作日誌綁定。第一個存儲稱爲“主存儲”，針對原始字符串操作進行了優化，並仔細管理內存以避免垃圾收集。第二個也是可選的“對象存儲”針對複雜對象和自定義數據類型進行了優化，包括排序集、集合、哈希、列表和地理等流行類型。對象存儲中的數據類型利用 .NET 庫生態系統來實現其當前的實現。它們存儲在內存中的堆上（這使得更新非常高效）並以序列化形式存儲在磁盤上。未來，我們計劃研究使用統一的索引和日誌來簡化維護。
Garnet 設計的一個顯着特點是其窄腰 Tsavorite 存儲 API，用於在頂部實現大型、豐富且可擴展的 RESP API 表面。該 API 包含讀取、更新插入、刪除和原子讀取-修改-寫入操作，通過 Garnet 的異步回調實現，以便在每個操作期間的各個點插入邏輯。存儲 API 模型使我們能夠將 Garnet 的解析和查詢處理問題與併發、存儲分層和檢查點等存儲細節完全分開。 Garnet 對多密鑰交易使用兩階段鎖定。
除了單節點執行之外，Garnet還支持集羣模式，允許用戶創建和管理分片和複製部署。 Garnet 還支持高效、動態的密鑰遷移方案來重新平衡分片。用戶可以使用標準的Redis集羣命令來創建和管理Garnet集羣，節點執行gossip來共享和演化集羣狀態。集羣工作仍在進行中。
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