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C#客户端Redis服务器的分布式缓存

C++#客户端Redis服务器的分布式缓存

作者:小峰 2015-08-17 09:48:29

开发

后端

分布式

Redis 在这篇文章中,我想介绍我知道的一种最紧凑的安装和配置Redis服务器的方式。另外,我想简短地概述一下在.NET / C#客户端下Redis hash(哈希类型)和list(链表)的使用。

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介绍

在这篇文章中,我想介绍我知道的一种最紧凑的安装和配置Redis服务器的方式。另外,我想简短地概述一下在.NET / C#客户端下Redis hash(哈希类型)和list(链表)的使用。

在这篇文章主要讲到:

  • 安装Redis服务器(附完整的应用程序文件设置)

  • Redis服务器保护(配置身份验证)

  • 配置服务器复制

  • 从C#应用程序访问缓存

  • 使用Redis ASP.NET会话状态

  • Redis 集合(Set)、列表(List)和事务处理用法示例

  • 说明附加的源(Redis Funq LoC MVC项目:举例)

  • 缓存的优化思路

背景

Redis是最快也是功能最丰富的内存Key-Value数据存储系统之一。

缺点

  • 没有本地数据缓存(如在Azure缓存同步本地数据缓存)

  • 没有完全集群化的支持(不过,可能今年年底会实现)

优点

  • 易于配置

  • 使用简单

  • 高性能

  • 支持不同的数据类型(如hash(哈希类型)、list(链表)、set(集合)、sorted set(有序集))

  • ASP.NET会话集成

  • Web UI用于浏览缓存内容

下面我将简单说明如何在服务器上安装和配置Redis,并用C#使用它。

Redis的安装

从https://github.com/dmajkic/redis/downloads(win32 win64直接链接)下载二进制文件,解包档案到应用程序目录(如C:\Program Files\Redis)

下载从https://github.com/kcherenkov/redis-windows-service/downloads编译的Redis服务,然后复制到程序文件夹(如C:\Program Files\Redis)。如果配置文件丢失,也可以下载复制到应用程序目录。有效的Redis配置文件的范例在https://raw.github.com/antirez/redis/2.6/redis.conf。

Redis应用程序的完整文件也可以从压缩文件(x64)得到。

当你拥有了全套的应用程序文件(如下图所示),

导航到应用程序目录,然后运行以下命令:

sc create %name% binpath= "\"%binpath%\" %configpath%" start= "auto" DisplayName= "Redis"

其中:

  • %name%——服务实例的名称,例如:redis-instance;

  • %binpath%——到项目exe文件的路径,例如:C:\Program Files\Redis\RedisService_1.1.exe;

  • %configpath%——到Redis配置文件的路径,例如:C:\Program Files\Redis\redis.conf;

举例:

sc create Redis start= auto DisplayName= Redis binpath= "\"C:\Program Files\Redis\RedisService_1.1.exe\
" \"C:\Program Files\Redis\redis.conf\""

即应该是这样的:

请确保有足够的权限启动该服务。安装完毕后,请检查该服务是否创建成功,当前是否正在运行:

或者,你可以使用安装程序(我没试过):https://github.com/rgl/redis/downloads。

Redis服务器保护:密码,IP过滤

保护Redis服务器的主要方式是使用Windows防火墙或活跃的网络连接属性设置IP过滤。此外,还可以使用Redis密码设置额外保护。这需要用下面的方式更新Redis配置文件(redis.conf):

首先,找到这行:

# requirepass foobared

删除开头的#符号,用新密码替换foobared:

requirepass foobared

然后,重新启动Redis Windows服务!

当具体使用客户端的时候,使用带密码的构造函数:

RedisClient client = new RedisClient(serverHost, port, redisPassword);

Redis服务器复制(主—从配置)

Redis支持主从同步,即,每次主服务器修改,从服务器得到通知,并自动同步。大多复制用于读取(但不能写)扩展和数据冗余和服务器故障转移。设 置两个Redis实例(在相同或不同服务器上的两个服务),然后配置其中之一作为从站。为了让Redis服务器实例是另一台服务器的从属,可以这样更改配 置文件:

找到以下代码:

# slaveof

替换为:

slaveof 192.168.1.1 6379

(可以自定义指定主服务器的真实IP和端口)。如果主服务器配置为需要密码(验证),可以如下所示改变redis.conf,找到这一行代码:

# masterauth

删除开头的#符号,用主服务器的密码替换,即:

masterauth mastpassword

现在这个Redis实例可以被用来作为主服务器的只读同步副本。

用C#代码使用Redis缓存

用C#代码使用Redis运行Manage NuGet包插件,找到ServiceStack.Redis包,并进行安装。

直接从实例化客户端使用Set/Get方法示例:

  
 
 
 
  1. string host = "localhost"; 
  2. string elementKey = "testKeyRedis"; 
  3.  
  4. using (RedisClient redisClient = new RedisClient(host)) 
  5. { 
  6.       if (redisClient.Get(elementKey) == null) 
  7.       { 
  8.            // adding delay to see the difference 
  9.            Thread.Sleep(5000); 
  10.            // save value in cache 
  11.            redisClient.Set(elementKey, "some cached value"); 
  12.       } 
  13.       // get value from the cache by key 
  14.       message = "Item value is: " + redisClient.Get("some cached value"); 
  15. } 

类型化实体集更有意思和更实用,这是因为它们操作的是确切类型的对象。在下面的代码示例中,有两个类分别定义为Phone和Person——phone的主人。每个phone实例引用它的主人。下面的代码演示我们如何通过标准添加、删除和发现缓存项:

  
 
 
 
  1. public class Phone 
  2. { 
  3.    public int Id { get; set; } 
  4.    public string Model { get; set; } 
  5.    public string Manufacturer { get; set; } 
  6.    public Person Owner { get; set; } 
  7. } 
  8.  
  9. public class Person 
  10. { 
  11.     public int Id { get; set; } 
  12.     public string Name { get; set; } 
  13.     public string Surname { get; set; } 
  14.     public int Age { get; set; } 
  15.     public string Profession { get; set; } 
  16. } 
  17.  
  18. using (RedisClient redisClient = new RedisClient(host)) 
  19. { 
  20.      IRedisTypedClient phones = redisClient.As(); 
  21.      Phone phoneFive = phones.GetValue("5"); 
  22.      if (phoneFive == null) 
  23.      { 
  24.           // make a small delay 
  25.           Thread.Sleep(5000); 
  26.           // creating a new Phone entry 
  27.           phoneFive = new Phone 
  28.           { 
  29.                Id = 5, 
  30.                Manufacturer = "Motorolla", 
  31.                Model = "xxxxx", 
  32.                Owner = new Person 
  33.                { 
  34.                     Id = 1, 
  35.                     Age = 90, 
  36.                     Name = "OldOne", 
  37.                     Profession = "sportsmen", 
  38.                     Surname = "OldManSurname" 
  39.                } 
  40.           }; 
  41.           // adding Entry to the typed entity set 
  42.           phones.SetEntry(phoneFive.Id.ToString(), phoneFive); 
  43.      } 
  44.      message = "Phone model is " + phoneFive.Manufacturer; 
  45.      message += "Phone Owner Name is: " + phoneFive.Owner.Name; 
  46. } 

在上面的例子中,我们实例化了输入端IRedisTypedClient,它与缓存对象的特定类型——Phone类型一起工作。

Redis ASP.NET会话状态

要用Redis提供商配置ASP.NET会话状态,添加新文件到你的Web项目,命名为RedisSessionStateProvider.cs,可以从https://github.com/chadman/redis-service-provider/raw/master/RedisProvider/SessionProvider/RedisSessionProvider.cs复制代码,然后添加或更改配置文件中的以下部分(sessionState标签已经内置于system.web标签),或者你也可以下载附加来源和复制代码。

  
 
 
 
  1. customprovider="RedisSessionStateProvider" cookieless="false"> 
  2.        
  3.         
  4.         type="RedisProvider.SessionProvider.CustomServiceProvider" 
  5.         server="localhost" port="6379" password="pasword"> 
  6.         
  7.  

注意,此密码是可以选择的,看服务器是否需要认证。它必须被真实的值替换或删除,如果Redis服务器不需要身份验证,那么服务器属性和端口得由具体的数值代替(默认端口为6379)。然后在项目中,你才可以使用会话状态:

  
 
 
 
  1. // in the Global.asax 
  2. public class MvcApplication1 : System.Web.HttpApplication 
  3. { 
  4.     protected void Application_Start() 
  5.     { 
  6.         //.... 
  7.     } 
  8.  
  9.     protected void Session_Start() 
  10.     { 
  11.         Session["testRedisSession"] = "Message from the redis ression"; 
  12.     } 
  13. } 
  14.  
  15. 在Home controller(主控制器): 
  16.  
  17. public class HomeController : Controller 
  18. { 
  19.     public ActionResult Index() 
  20.     { 
  21.        //... 
  22.        ViewBag.Message = Session["testRedisSession"]; 
  23.        return View(); 
  24.     } 
  25. //... 
  26. } 

结果:

ASP.NET输出缓存提供者,并且Redis可以用类似的方式进行配置。

Redis Set(集合)和List(列表)

主要要注意的是,Redis列表实现IList,而Redis集合实现ICollection。下面来说说如何使用它们。

当需要区分相同类型的不同分类对象时,使用列表。例如,我们有“mostSelling(热销手机)”和“oldCollection(回收手机)”两个列表:

  
 
 
 
  1. string host = "localhost"; 
  2. using (var redisClient = new RedisClient(host)) 
  3. { 
  4.     //Create a 'strongly-typed' API that makes all Redis Value operations to apply against Phones 
  5.     IRedisTypedClient redis = redisClient.As(); 
  6.  
  7.     IRedisList mostSelling = redis.Lists["urn:phones:mostselling"]; 
  8.     IRedisList oldCollection = redis.Lists["urn:phones:oldcollection"]; 
  9.  
  10.     Person phonesOwner = new Person 
  11.         { 
  12.             Id = 7, 
  13.             Age = 90, 
  14.             Name = "OldOne", 
  15.             Profession = "sportsmen", 
  16.             Surname = "OldManSurname" 
  17.         }; 
  18.  
  19.     // adding new items to the list 
  20.     mostSelling.Add(new Phone 
  21.             { 
  22.                 Id = 5, 
  23.                 Manufacturer = "Sony", 
  24.                 Model = "768564564566", 
  25.                 Owner = phonesOwner 
  26.             }); 
  27.  
  28.     oldCollection.Add(new Phone 
  29.             { 
  30.                 Id = 8, 
  31.                 Manufacturer = "Motorolla", 
  32.                 Model = "324557546754", 
  33.                 Owner = phonesOwner 
  34.             }); 
  35.  
  36.     var upgradedPhone  = new Phone 
  37.     { 
  38.         Id = 3, 
  39.         Manufacturer = "LG", 
  40.         Model = "634563456", 
  41.         Owner = phonesOwner 
  42.     }; 
  43.  
  44.     mostSelling.Add(upgradedPhone); 
  45.  
  46.     // remove item from the list 
  47.     oldCollection.Remove(upgradedPhone); 
  48.  
  49.     // find objects in the cache 
  50.     IEnumerable LGPhones = mostSelling.Where(ph => ph.Manufacturer == "LG"); 
  51.  
  52.     // find specific 
  53.     Phone singleElement = mostSelling.FirstOrDefault(ph => ph.Id == 8); 
  54.  
  55.     //reset sequence and delete all lists 
  56.     redis.SetSequence(0); 
  57.     redisClient.Remove("urn:phones:mostselling"); 
  58.     redisClient.Remove("urn:phones:oldcollection"); 
  59. } 

当需要存储相关的数据集和收集统计信息,例如answer -> queustion给答案或问题投票时,Redis集合就非常好使。假设我们有很多的问题(queustion)和答案(answer ),需要将它们存储在缓存中。使用Redis,我们可以这么做:

  
 
 
 
  1. ///  
  2. /// Gets or sets the Redis Manager. The built-in IoC used with ServiceStack autowires this property. 
  3. ///  
  4. IRedisClientsManager RedisManager { get; set; } 
  5. ///  
  6. /// Delete question by performing compensating actions to 
  7. /// StoreQuestion() to keep the datastore in a consistent state 
  8. ///  
  9. ///  
  10. public void DeleteQuestion(long questionId) 
  11. { 
  12.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  13.     { 
  14.         var redisQuestions = redis.As(); 
  15.  
  16.         var question = redisQuestions.GetById(questionId); 
  17.         if (question == null) return; 
  18.  
  19.         //decrement score in tags list 
  20.         question.Tags.ForEach(tag => redis.IncrementItemInSortedSet("urn:tags", tag, -1)); 
  21.  
  22.         //remove all related answers 
  23.         redisQuestions.DeleteRelatedEntities(questionId); 
  24.  
  25.         //remove this question from user index 
  26.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>q:" + question.UserId, questionId.ToString()); 
  27.  
  28.         //remove tag => questions index for each tag 
  29.         question.Tags.ForEach("urn:tags>q:" + tag.ToLower(), questionId.ToString())); 
  30.  
  31.         redisQuestions.DeleteById(questionId); 
  32.     } 
  33. } 
  34.  
  35. public void StoreQuestion(Question question) 
  36. { 
  37.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  38.     { 
  39.         var redisQuestions = redis.As(); 
  40.  
  41.         if (question.Tags == null) question.Tags = new List(); 
  42.         if (question.Id == default(long)) 
  43.         { 
  44.             question.Id = redisQuestions.GetNextSequence(); 
  45.             question.CreatedDate = DateTime.UtcNow; 
  46.  
  47.             //Increment the popularity for each new question tag 
  48.             question.Tags.ForEach(tag => redis.IncrementItemInSortedSet("urn:tags", tag, 1)); 
  49.         } 
  50.  
  51.         redisQuestions.Store(question); 
  52.         redisQuestions.AddToRecentsList(question); 
  53.         redis.AddItemToSet("urn:user>q:" + question.UserId, question.Id.ToString()); 
  54.  
  55.         //Usage of tags - Populate tag => questions index for each tag 
  56.         question.Tags.ForEach(tag => redis.AddItemToSet 
  57.         ("urn:tags>q:" + tag.ToLower(), question.Id.ToString())); 
  58.     } 
  59. } 
  60.  
  61. ///  
  62. /// Delete Answer by performing compensating actions to 
  63. /// StoreAnswer() to keep the datastore in a consistent state 
  64. ///  
  65. ///  
  66. ///  
  67. public void DeleteAnswer(long questionId, long answerId) 
  68. { 
  69.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  70.     { 
  71.         var answer = redis.As().GetRelatedEntities 
  72.         (questionId).FirstOrDefault(x => x.Id == answerId); 
  73.         if (answer == null) return; 
  74.  
  75.         redis.As().DeleteRelatedEntity(questionId, answerId); 
  76.  
  77.         //remove user => answer index 
  78.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>a:" + answer.UserId, answerId.ToString()); 
  79.     } 
  80. } 
  81.  
  82. public void StoreAnswer(Answer answer) 
  83. { 
  84.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  85.     { 
  86.         if (answer.Id == default(long)) 
  87.         { 
  88.             answer.Id = redis.As().GetNextSequence(); 
  89.             answer.CreatedDate = DateTime.UtcNow; 
  90.         } 
  91.  
  92.         //Store as a 'Related Answer' to the parent Question 
  93.         redis.As().StoreRelatedEntities(answer.QuestionId, answer); 
  94.         //Populate user => answer index 
  95.         redis.AddItemToSet("urn:user>a:" + answer.UserId, answer.Id.ToString()); 
  96.     } 
  97. } 
  98.  
  99. public List GetAnswersForQuestion(long questionId) 
  100. { 
  101.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  102.     { 
  103.         return redis.As().GetRelatedEntities(questionId); 
  104.     } 
  105. } 
  106.  
  107. public void VoteQuestionUp(long userId, long questionId) 
  108. { 
  109.     //Populate Question => User and User => Question set indexes in a single transaction 
  110.     RedisManager.ExecTrans(trans => 
  111.     { 
  112.         //Register upvote against question and remove any downvotes if any 
  113.         trans.QueueCommand(redis => 
  114.         redis.AddItemToSet("urn:q>user+:" + questionId, userId.ToString())); 
  115.         trans.QueueCommand(redis => 
  116.         redis.RemoveItemFromSet("urn:q>user-:" + questionId, userId.ToString())); 
  117.  
  118.         //Register upvote against user and remove any downvotes if any 
  119.         trans.QueueCommand(redis => 
  120.         redis.AddItemToSet("urn:user>q+:" + userId, questionId.ToString())); 
  121.         trans.QueueCommand(redis => 
  122.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>q-:" + userId, questionId.ToString())); 
  123.     }); 
  124. } 
  125.  
  126. public void VoteQuestionDown(long userId, long questionId) 
  127. { 
  128.     //Populate Question => User and User => Question set indexes in a single transaction 
  129.     RedisManager.ExecTrans(trans => 
  130.     { 
  131.         //Register downvote against question and remove any upvotes if any 
  132.         trans.QueueCommand(redis => 
  133.         redis.AddItemToSet("urn:q>user-:" + questionId, userId.ToString())); 
  134.         trans.QueueCommand(redis => 
  135.         redis.RemoveItemFromSet("urn:q>user+:" + questionId, userId.ToString())); 
  136.  
  137.         //Register downvote against user and remove any upvotes if any 
  138.         trans.QueueCommand(redis => 
  139.         redis.AddItemToSet"urn:user>q-:" + userId, questionId.ToString())); 
  140.         trans.QueueCommand(redis => 
  141.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>q+:" + userId, questionId.ToString())); 
  142.     }); 
  143. } 
  144.  
  145. public void VoteAnswerUp(long userId, long answerId) 
  146. { 
  147.     //Populate Question => User and User => Question set indexes in a single transaction 
  148.     RedisManager.ExecTrans(trans => 
  149.     { 
  150.         //Register upvote against answer and remove any downvotes if any 
  151.         trans.QueueCommand(redis => 
  152.         redis.AddItemToSet("urn:a>user+:" + answerId, userId.ToString())); 
  153.         trans.QueueCommand(redis => 
  154.         redis.RemoveItemFromSet("urn:a>user-:" + answerId, userId.ToString())); 
  155.  
  156.         //Register upvote against user and remove any downvotes if any 
  157.         trans.QueueCommand(redis => 
  158.         redis.AddItemToSet("urn:user>a+:" + userId, answerId.ToString())); 
  159.         trans.QueueCommand(redis => 
  160.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>a-:" + userId, answerId.ToString())); 
  161.     }); 
  162. } 
  163.  
  164. public void VoteAnswerDown(long userId, long answerId) 
  165. { 
  166.     //Populate Question => User and User => Question set indexes in a single transaction 
  167.     RedisManager.ExecTrans(trans => 
  168.     { 
  169.         //Register downvote against answer and remove any upvotes if any 
  170.         trans.QueueCommand(redis => 
  171.         redis.AddItemToSet("urn:a>user-:" + answerId, userId.ToString())); 
  172.         trans.QueueCommand(redis => 
  173.         redis.RemoveItemFromSet("urn:a>user+:" + answerId, userId.ToString())); 
  174.  
  175.         //Register downvote against user and remove any upvotes if any 
  176.         trans.QueueCommand(redis => 
  177.         redis.AddItemToSet("urn:user>a-:" + userId, answerId.ToString())); 
  178.         trans.QueueCommand(redis => 
  179.         redis.RemoveItemFromSet("urn:user>a+:" + userId, answerId.ToString())); 
  180.     }); 
  181. } 
  182.  
  183. public QuestionResult GetQuestion(long questionId) 
  184. { 
  185.     var question = RedisManager.ExecAs 
  186.     (redisQuestions => redisQuestions.GetById(questionId)); 
  187.     if (question == null) return null; 
  188.  
  189.     var result = ToQuestionResults(new[] { question })[0]; 
  190.     var answers = GetAnswersForQuestion(questionId); 
  191.     var uniqueUserIds = answers.ConvertAll(x => x.UserId).ToHashSet(); 
  192.     var usersMap = GetUsersByIds(uniqueUserIds).ToDictionary(x => x.Id); 
  193.  
  194.     result.Answers = answers.ConvertAll(answer => 
  195.         new AnswerResult { Answer = answer, User = usersMap[answer.UserId] }); 
  196.  
  197.     return result; 
  198. } 
  199.  
  200. public List GetUsersByIds(IEnumerable userIds) 
  201. { 
  202.     return RedisManager.ExecAs(redisUsers => redisUsers.GetByIds(userIds)).ToList(); 
  203. } 
  204.  
  205. public QuestionStat GetQuestionStats(long questionId) 
  206. { 
  207.     using (var redis = RedisManager.GetReadOnlyClient()) 
  208.     { 
  209.         var result = new QuestionStat 
  210.         { 
  211.             VotesUpCount = redis.GetSetCount("urn:q>user+:" +questionId), 
  212.             VotesDownCount = redis.GetSetCount("urn:q>user-:" + questionId) 
  213.         }; 
  214.         result.VotesTotal = result.VotesUpCount - result.VotesDownCount; 
  215.         return result; 
  216.     } 
  217. } 
  218.  
  219. public List GetTagsByPopularity(int skip, int take) 
  220. { 
  221.     using (var redis = RedisManager.GetReadOnlyClient()) 
  222.     { 
  223.         var tagEntries = redis.GetRangeWithScoresFromSortedSetDesc("urn:tags", skip, take); 
  224.         var tags = tagEntries.ConvertAll(kvp => new Tag { Name = kvp.Key, Score = (int)kvp.Value }); 
  225.         return tags; 
  226.     } 
  227. } 
  228.  
  229. public SiteStats GetSiteStats() 
  230. { 
  231.     using (var redis = RedisManager.GetClient()) 
  232.     { 
  233.         return new SiteStats 
  234.         { 
  235.             QuestionsCount = redis.As().TypeIdsSet.Count, 
  236.             AnswersCount = redis.As().TypeIdsSet.Count, 
  237.             TopTags = GetTagsByPopularity(0, 10) 
  238.         }; 
  239.     } 
  240. } 

附加资源说明

项目中引用的一些包在packages.config文件中配置。

Funq IoC的相关配置,以及注册类型和当前控制器目录,在Global.asax文件中配置。

基于IoC的缓存使用以及Global.asax可以打开以下URL:http://localhost:37447/Question/GetQuestions?tag=test 查看。

你可以将tag字段设置成test3,test1,test2等。

Redis缓存配置——在web config文件(节点)以及RedisSessionStateProvider.cs文件中。

在MVC项目中有很多待办事项,因此,如果你想改进/继续,请更新,并上传。

如果有人能提供使用Redis(以及Funq IOC)缓存的MVC应用程序示例,本人将不胜感激。Funq IOC已经配置,使用示例已经在Question controller中。

注:部分取样于“ServiceStack.Examples-master”解决方案。

结论。优化应用程序缓存以及快速本地缓存

由于Redis并不在本地存储(也不在本地复制)数据,那么通过在本地缓存区存储一些轻量级或用户依赖的对象(跳过序列化字符串和客户端—服务端数据转换)来优化性能是有意义的。例如,在Web应用中,对于轻量级的对象使用’System.Runtime.Caching.ObjectCache‘ 会更好——用户依赖,并且应用程序时常要用。否则,当经常性地需要使用该对象时,就必须在分布式Redis缓存中存储大量容积的内容。用户依赖的对象举例——个人资料信息,个性化信息 。常用对象——本地化数据,不同用户之间的共享信息,等等。

下载源代码(Redis Funq LoC MVC 4版本)

链接

如何运行Redis服务:

https://github.com/kcherenkov/redis-windows-service

文档:

http://redis.io/documentation

.NET / C#示例:

https://github.com/ServiceStack/ServiceStack.Examples

关于如何用C#在Windows上使用Redis的好建议:

http://maxivak.com/getting-started-with-redis-and-asp-net-mvc-under-windows/:

http://www.piotrwalat.net/using-redis-with-asp-net-web-api/

关于Redis:

https://github.com/ServiceStack/ServiceStack.Redis

Azure缓存

http://kotugoroshko.blogspot.ae/2013/07/windows-azure-caching-integration.html

许可证

这篇文章,以及任何相关的源代码和文件,依据The Code Project Open License (CPOL)。

译文链接:http://www.codeceo.com/article/distributed-caching-redis-server.html
英文原文:Distributed Caching using Redis Server with .NET/C# Client


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