Tair (Redis® OSS-Compatible):exZset を使用した多次元リーダーボードの実装

背景情報

ネイティブの Redis Sorted Set (Zset) データ構造は、1 つのディメンションでのみ double 型のスコアに基づくソートをサポートしているため、多次元ソートの実装は困難です。たとえば、IEEE 754 標準を使用して、多次元ソート用のスコアデータを連結できます。ただし、このメソッドには、実装が複雑である、精度が低下する、ZINCRBY コマンドを使用できないなどのいくつかの制限があります。

exZset の特徴

Alibaba Cloud が開発した exZset データ構造は、多次元ソートを簡単に実装するのに役立ち、従来のソリューションに比べて次の利点があります。

• 最大 256 ディメンションにわたる double 型のスコアのソートをサポートします。ソートの優先順位は左から右です。

  多次元スコアの場合、左側のスコアは右側のスコアよりも優先順位が高くなります。たとえば、3 次元のスコア score1#score2#score3 を考えてみましょう。exZset がスコアを比較するとき、最初に score1 を比較します。score1 の値が等しい場合にのみ score2 を比較します。そうでない場合、score1 の比較結果がスコア全体の最終的な比較結果になります。同様に、score2 の値が等しい場合にのみ score3 を比較します。すべてのディメンションのスコアが同じ場合、要素は ASCII 順にソートされます。

  これを理解しやすくするために、ハッシュ記号 (#) を小数点 (.) と考えることができます。たとえば、0#99、99#90、99#99 の関係は 0.99 < 99.90 < 99.99 と理解できます。これは 0#99 < 99#90 < 99#99 を意味します。

• 現在のデータを取得し、ローカルで値を追加してから、連結した結果を Tair に書き戻す必要がなくなる EXZINCRBY コマンドをサポートします。

• ネイティブの Zset と同様の API を提供します。

• 標準リーダーボード と 分散アーキテクチャリーダーボード の両方の機能を提供します。

• オープンソースの TairJedis クライアントを提供します。エンコーディングやデコーディングのカプセル化は必要ありません。また、オープンソースコードを参照して、他の言語でカプセル化を実装することもできます。

シナリオ

ソートは、ゲーム、アプリケーション、メダルテーブルのリーダーボードで一般的な要件です。ソートに関する一般的なビジネス要件には、次のものがあります。

• 作成、読み取り、更新、削除 (CRUD) 操作、逆順ソート、および指定されたスコア範囲に基づくメンバークエリのサポート。

• ソート結果の迅速な取得。

• 分散リーダーボード を実装するためのスケーラビリティ。現在のデータシャードのストレージまたは計算能力が不十分な場合、ワークロードを他のデータシャードにオフロードできます。

メダルテーブルの実装

メダルリーダーボードでは、参加者は金、銀、銅メダルの数に基づいてランク付けされます。最初に金メダルの数でソートされます。金メダルの数が同じ場合は、銀メダルの数でソートされます。銀メダルの数も同じ場合は、銅メダルの数でソートされます。この例では、参加者 E と F は金メダルの数が同じですが、参加者 E は参加者 F よりも銀メダルの数が多いため、参加者 E のランクが高くなります。exZset の多次元ソート機能を使用すると、簡単な API を使用してこの要件を満たすことができます。

コード例

このソリューションには、Tair によって開発された TairJedis クライアントが必要です。

1. pom.xml 構成を追加します。

           <dependency>
               <groupId>com.aliyun.tair</groupId>
               <artifactId>alibabacloud-tairjedis-sdk</artifactId>
               <version>5.3.1</version>
           </dependency>

2. サンプルコード。

   import io.valkey.JedisPool;
   import io.valkey.JedisPoolConfig;
   import com.aliyun.tair.tairzset.LeaderBoard;
   
   public class LeaderBoardExample {
       // インスタンスのエンドポイント、ポート番号、パスワード、およびその他の情報を構成します。
       private static final int DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT = 5000;
       private static final int DEFAULT_SO_TIMEOUT = 2000;
       private static final String HOST = "<r-bp1mx0ydsivrbp****.redis.rds.aliyuncs.com>";
       private static final int PORT = 6379;
       private static final String PASSWORD = "<Pass****word>";
       private static final JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
   
       public static void main(String[] args) {
           JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, HOST, PORT, DEFAULT_CONNECTION_TIMEOUT,
                   DEFAULT_SO_TIMEOUT, PASSWORD, 0, null);
   
           // リーダーボードを作成します。
           LeaderBoard lb = new LeaderBoard("leaderboard", jedisPool, 10, true, false);
   
           // 金メダルの数が同じ場合は、銀メダルの数でソートします。銀メダルの数も同じ場合は、銅メダルの数でソートします。
           //                    金 銀 銅
           lb.addMember("A",     32,  21, 16);
           lb.addMember("D",     14,  4,  16);
           lb.addMember("C",     20,  7,  12);
           lb.addMember("B",     25,  29, 21);
           lb.addMember("E",     13,  21, 18);
           lb.addMember("F",     13,  17,  14);
   
           // A のランクを取得します。
           lb.rankFor("A"); // 1
           System.out.println(lb.rankFor("A"));
   
           // 上位 3 件を取得します。
           lb.top(3);
           System.out.println(lb.top(3));
           // [{"member":"A","score":"32#21#16","rank":1}, 
           // {"member":"B","score":"25#29#21","rank":2}, 
           // {"member":"C","score":"20#7#12","rank":3}]
   
           // リーダーボード全体を取得します。
           lb.allLeaders();
           System.out.println(lb.allLeaders());
           // [{"member":"A","score":"32#21#16","rank":1}, 
           // {"member":"B","score":"25#29#21","rank":2}, 
           // {"member":"C","score":"20#7#12","rank":3}, 
           // {"member":"D","score":"14#4#16","rank":4}, 
           // {"member":"E","score":"13#21#18","rank":5}, 
           // {"member":"F","score":"13#17#14","rank":6}]
       }
   } 

   操作の詳細については、「alibabacloud-tairjedis-sdk ドキュメント」の com.aliyun.tair.tairzset.LeaderBoard セクションをご参照ください。

TairZset を使用して、時間、日、週、月ごと、またはリアルタイムのリーダーボードを実装する

キーの月間リーダーボードを実装する場合、月の情報をインデックスとして使用する必要があります。

TairZset データ構造によって提供される多階層インデックスを使用して、さまざまな時間範囲のリーダーボードを実装できます。この例では、月のすべてのデータが julyZset という名前のキーに格納されます。次のコードは、サンプルデータをキーに書き込む方法を示しています。

EXZINCRBY julyZset 7#2#6#16#22#100 7#2#6#16#22_user1
EXZINCRBY julyZset 7#2#6#16#22#50 7#2#6#16#22_user2
EXZINCRBY julyZset 7#2#6#16#23#70 7#2#6#16#23_user1
EXZINCRBY julyZset 7#2#6#16#23#80 7#2#6#16#23_user1

EXZREVRANGEBYSCORE julyZset 7#2#6#16#23#0 7#2#6#15#23#0

1) "7#2#6#16#22_user1"
2) "7#2#6#16#22_user2"

EXZREVRANGEBYSCORE julyZset 7#2#6#17#0#0 7#2#6#16#0#0

1) "7#2#6#16#22_user1"
2) "7#2#6#16#22_user2"

EXZINCRBY julyZset 7#2#5#10#23#70 7#2#5#10#23_user1

"7#2#5#10#23#70"

EXZREVRANGEBYSCORE julyZset 7#2#6#0#0#0 7#2#5#0#0#0

1) "7#2#5#10#23_user1"

EXZREVRANGEBYSCORE julyZset 7#3#0#0#0#0 7#2#0#0#0#0

1) "7#2#6#16#22_user1"
2) "7#2#6#16#22_user2"
3) "7#2#5#10#23_user1"

EXZINCRBY julyZset 7#4#20#12#20#50 7#4#20#12#20_user1

"7#4#20#12#20#50"

EXZREVRANGEBYSCORE julyZset 7#6#0#0#0#0 7#0#0#0#0#0

1) "7#4#20#12#20_user1"
2) "7#2#6#16#22_user1"
3) "7#2#6#16#22_user2"
4) "7#2#5#10#23_user1"