[Redis] Зачем изучать Redis

---

предисловие

Что касается вопроса, зачем вам изучать Redis, то на него можно ответить одним словом: быстро!

Redis — это нереляционная база данных, которая хранит данные в памяти. Она организует данные в виде пар ключ-значение. Обычно ее можно использовать в качестве базы данных в памяти, кеша, очереди сообщений и т. д.

1. Почему Redis быстрый?

Основная причина использования Redis заключается в том, что он быстрый, но его скорость сравнима с реляционными базами данных, такими как MySQL.

1. Прежде всего, Redis хранит данные в памяти, в то время как реляционные базы данных, такие как MySQL, хранят данные на диске.По сравнению с диском, память, можно сказать, работает на несколько порядков быстрее. Поэтому Redis часто используется в качестве уровня кэша для приложений, а часто используемые данные можно хранить в Redis, чтобы снизить нагрузку на базу данных.

2. Все бизнес-функции, задействованные в Redis, являются «короткими, плоскими и быстрыми», то есть все они выполняют простые операции с данными в памяти.

3. Redis использует однопоточную модель бизнес-обработки, что означает, что ресурсы ЦП могут быть полностью использованы, уменьшая переключение контекста и конкуренцию блокировок, тем самым повышая производительность фактической бизнес-обработки.

4. Redis поддерживает множество эффективных структур данных, таких как хеш-таблицы, упорядоченные наборы, растровые изображения и т. д. Проектирование и реализация этих структур данных были тщательно оптимизированы для повышения скорости запросов и операций.

5. Redis предоставляет различные стратегии сохранения. Например, снимки RDB и журналы AOF благодаря соответствующим стратегиям сохранения могут снизить влияние на производительность, обеспечивая при этом безопасность данных.

6. Redis поддерживает одновременный доступ, и несколько клиентов могут одновременно выполнять операции чтения и записи, не вызывая конкуренции блокировок или снижения производительности.

2. Особенности Redis

О характеристиках Redis вы можете просто получить ответ на официальном сайте Redis:

2.1 Сохранение данных в памяти

Хранение данных Redis в памяти означает, что все данные хранятся в оперативной памяти, а не на диске. Это позволяет Redis выполнять операции чтения и записи с очень низкой задержкой, поскольку скорость доступа к ОЗУ намного выше, чем к диску. Поскольку данные постоянно обновляются в памяти, Redis очень подходит для использования в качестве кэша, который может быстро обеспечить высокочастотное чтение данных и снизить нагрузку на серверную базу данных.

2.2 Программируемость

Программируемость Redis позволяет разработчикам использовать сценарии Lua для выполнения пользовательских операций. Это означает, что вы можете выполнить ряд команд на сервере Redis, уменьшая накладные расходы на двустороннюю связь и повышая производительность. Используя сценарии Lua, вы можете реализовать сложную бизнес-логику для выполнения нескольких команд в одной атомарной операции.

2.3 Масштабируемость

Масштабируемость Redis позволяет ему легко справляться с растущими потребностями в данных. Вы можете создать кластер Redis для распределения данных на нескольких узлах для достижения горизонтального расширения. Кластер Redis поддерживает фрагментацию и репликацию данных и может динамически добавлять или удалять узлы для адаптации к различным требованиям к нагрузке и емкости.

2.4 Настойчивость

Redis предоставляет различные варианты сохранения для обеспечения сохранности и надежности данных:

• Снимки RDB. Периодически сохраняйте снимки данных из памяти на диск, чтобы данные можно было восстановить при перезапуске сервера.
• Журнал AOF: добавляйте каждую операцию записи в файл журнала, который можно воспроизвести для восстановления данных при перезапуске сервера. Журналы AOF позволяют более точно восстанавливать данные, но обычно они больше, чем файлы моментальных снимков RDB.

Эти параметры сохранения можно настроить в соответствии с потребностями приложения, чтобы сбалансировать компромисс между производительностью и безопасностью данных.

2.5 Кластер поддержки

Redis поддерживает распределенную архитектуру, и несколько экземпляров Redis можно объединить в кластер для повышения емкости, доступности и отказоустойчивости. Redis Cluster автоматически сегментирует данные и поддерживает репликацию «главный-подчиненный», что означает, что данные можно распределять между несколькими узлами, сохраняя при этом резервные копии данных. Это помогает гарантировать, что система останется доступной даже в случае сбоя узла.

2.6 Высокая доступность

Redis обеспечивает высокую доступность за счет репликации «главный-подчиненный». При репликации главный-подчиненный один главный узел Redis отвечает за операции записи, а один или несколько подчиненных узлов реплицируют данные главного узла. В случае сбоя главного узла один из подчиненных узлов может быть автоматически повышен до нового главного узла, обеспечивая непрерывность системы. Эта конфигурация обеспечивает восстановление после сбоев и отказоустойчивость, что делает Redis надежным решением для хранения данных.

В совокупности эти функции Redis делают его мощным, высокопроизводительным и высокодоступным решением для хранения и кэширования данных. В соответствии с различными требованиями приложения вы можете настроить и использовать эти функции для удовлетворения требований к производительности, масштабируемости и защите данных.

3. Сценарии применения Redis

Сценарии применения Redis также можно найти на официальном сайте:

Три основных сценария использования Redis можно резюмировать следующим образом:

1. Хранение данных в реальном времени. Как система хранения данных в реальном времени Redis может хранить и извлекать данные, сгенерированные в реальном времени, и подходит для приложений, которым требуется низкая задержка и высокая пропускная способность. Его многочисленные структуры данных в памяти поддерживают сложные операции с данными и могут быстро реагировать на требования к чтению и записи данных, поэтому он очень подходит для создания инфраструктуры обработки данных в реальном времени, такой как анализ в реальном времени, мониторинг, информационные панели в реальном времени и другие приложения. сценарии.

2. Кэширование и хранилище сеансов: Redis очень подходит в качестве уровня кэширования и хранилища сеансов благодаря своей высокой скорости. Его можно использовать для кэширования результатов запросов к базе данных, сложных вычислений, вызовов API и состояния сеанса. Это снижает нагрузку на внутренние базы данных и серверы, делая приложение более отзывчивым. В то же время хранилище сеансов позволяет хранить данные сеанса пользователя в Redis для поддержания статуса входа пользователя и временных данных сеанса.

3. Потоковая передача данных и сообщений. Тип потоковых данных Redis делает его идеальным для высокоскоростного приема данных, обмена сообщениями, получения событий и уведомлений. Вы можете использовать возможности потоковой передачи Redis для обработки высокоскоростных потоков данных, извлечения из них ценной информации, реализации систем обмена сообщениями в реальном времени, поддержки поиска событий и отправки уведомлений подписчикам. Это полезно для создания приложений реального времени и обработки рабочих процессов, управляемых событиями.

Универсальность и высокая производительность Redis делают его идеальным для широкого спектра приложений реального времени, включая такие области применения, как кэширование и хранение сеансов, потоковая обработка данных и хранение данных в реальном времени. В соответствии с потребностями приложения эти сценарии использования можно гибко применять в Redis для удовлетворения различных потребностей в обработке данных в реальном времени.

4. Сценарии, в которых Redis нельзя использовать

Хотя Redis — мощное решение для хранения и кэширования данных, оно подходит не для всех сценариев. Вот некоторые ситуации, когда Redis не подходит:

1. Крупномасштабное долговременное хранилище: данные Redis хранятся в памяти, поэтому они ограничены размером доступной памяти. Redis может быть не лучшим выбором, если вам нужно хранить большие объемы данных в течение длительного периода времени, особенно данные, которые превышают доступный объем памяти. Традиционные системы баз данных больше подходят для этого требования и могут сохранять данные на диск.

2. Сложный запрос. Хотя Redis поддерживает различные структуры данных, он не поддерживает сложные операции запросов, такие как базы данных SQL. Если вам нужно выполнять сложные соединения, фильтры и агрегации, более подходящей может оказаться традиционная реляционная база данных.

3. Поддержка ACID для транзакций. Хотя Redis поддерживает транзакции, он не обеспечивает такую ​​же поддержку транзакций ACID (атомарность, согласованность, изоляция и надежность), как традиционные реляционные базы данных. Если вашему приложению требуется строгая поддержка транзакций ACID, вам следует выбрать систему баз данных, поддерживающую эту функцию.