Redis 6：高速数据库，缓存和消息代理
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Redis是速度，弹性，可扩展性和灵活性的强大结合，Redis Enterprise可以将其进一步扩展
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与许多其他人一样，您可能会认为Redis只是一个缓存。这种观点已经过时了。
本质上，Redis是一种NoSQL内存数据结构存储，可以持久存储在磁盘上。它可以用作数据库，缓存和消息代理。Redis具有内置的复制，Lua脚本，LRU逐出，事务和不同级别的磁盘持久性。它通过Redis Sentinel和Redis Cluster自动分区提供了高可用性。
核心Redis数据模型是键值，但支持许多不同类型的值：字符串，列表，集，排序集，哈希，流，HyperLogLogs和位图。Redis还支持半径查询和流的地理空间索引。
为了开源Redis，Redis Enterprise添加了用于提高速度，可靠性和灵活性的功能，以及云数据库即服务。Redis Enterprise线性扩展至每秒数亿次操作，具有本地延迟的双活全局分布，提供Flash上的Redis以支持基于磁盘数据库的基础架构成本支持大型数据集，并基于已建数据库提供99.999％的正常运行时间-耐用性和一位数秒的故障转移。
此外，Redis Enterprise扩展了核心Redis功能，以通过RediSearch，RedisGraph，RedisJSON，RedisTimeSeries和RedisAI等模块支持任何数据建模方法，并允许在模块与核心之间以及模块与核心之间执行操作。提供所有这些信息，同时将数据库等待时间保持在一毫秒以内。
Redis核心功能和用例
Redis现在可以用作数据库，缓存和消息代理，这意味着什么？这些角色支持哪些用例？
缓存是Redis的经典功能。本质上，Redis位于基于磁盘的数据库的前面，并保存查询和结果。应用程序首先检查Redis缓存中是否有存储的结果，然后查询基于磁盘的数据库以获取当前不在缓存中的结果。考虑到Redis的亚毫秒级响应率，这通常是应用程序性能的一大胜利。Redis缓存中的过期计时器和LRU（最近最少使用）驱逐有助于使缓存保持最新状态并有效地使用内存。
该会话存储是现代Web应用程序的重要组成部分。在这里，可以方便地保留有关用户及其与应用程序交互的信息。在Web场体系结构中，直接在Web服务器上托管会话存储要求将用户“粘”在同一台后端服务器上以用于将来的请求，这可能会限制负载平衡器。通过将基于磁盘的数据库用于会话存储，无需将会话绑定到单个Web服务器，而是引入了额外的延迟源。将Redis（或任何其他快速内存数据库）用作会话存储通常会导致低延迟，高吞吐量的Web应用程序体系结构。
Redis可以使用三种不同的机制充当消息代理，而Redis作为消息代理的重要用例之一就是充当微服务之间的粘合剂。Redis具有低开销的发布/订阅通知机制，该机制可促进即发即弃消息，但在目标服务未侦听时不起作用。对于更持久的，类似于Kafka的消息队列，Redis使用stream，它们是单个键中按时间戳排序的键值对。Redis还支持存储在单个键上的元素的双向链接列表，这些列表可用作先进先出（FIFO）队列。尽管缓存应该在与消息队列不同的Redis实例中运行，但微服务可以并且经常将Redis用作缓存以及将其用作消息代理。
基本复制允许Redis在不使用Redis Enterprise版本的集群技术的情况下进行扩展。Redis复制使用领导者跟随模型（也称为主从模型），该模型默认情况下是异步的。客户端可以使用WAIT命令强制进行同步复制，但是即使这样也不能使Redis在所有副本之间保持一致。
Redis具有服务器端Lua脚本，允许程序员扩展数据库而无需编写C模块或客户端代码。基本的Redis事务允许客户端使用MULTI和EXEC命令定义并运行命令序列，从而将命令序列声明为不可中断的单元。这是不一样的使用回滚关系事务。
Redis具有用户可以选择的不同级别的磁盘持久性。RDB（Redis数据库文件）持久性按指定的时间间隔获取数据库的时间点快照。AOF（仅附加文件）持久性记录服务器接收的每个写操作。您可以同时使用RDB和AOF持久性来获得最大的数据安全性。
Redis Sentinel本身是一个分布式系统，可为Redis提供高可用性。它监视主实例和副本实例，在出现问题时发出通知，并在主实例停止工作时自动进行故障转移。它还充当客户端的配置提供程序。
Redis Cluster提供了一种运行Redis安装的方法，在该安装中，数据会在多个Redis节点之间自动分片。Redis群集还在分区期间提供了一定程度的可用性，尽管如果大多数主服务器不可用，该群集也会停止运行。
如前所述，Redis是一个键值存储，它支持将字符串，列表，集合，排序集合，哈希，流，HyperLogLogs和位图作为值。最简单和最常见的用例之一是使用整数值作为计数器。为此，INCR（增量），DECR（减量）和其他单个操作是原子操作，因此在多客户端环境中是安全的。在Redis中，当键不存在时，将自动创建它们。
> SET connections 10
OK
> INCR connections
(integer) 11
> INCR connections
(integer) 12
> DEL connections
(integer) 1
> INCR connections
(integer) 1
> INCRBY connections 100
(integer) 101
> DECR connections
(integer) 100
> DECRBY connections 10
(integer) 90
在Try Redis教程中，其他类型的值结构也有其自己的示例。当我自己尝试时，该教程正在进行维护。我希望随着Redis Labs参与最初的社区工作，该问题将很快得到解决。
Redis有许多附加模块，包括（按流行程度从高到低的顺序）神经网络模块，全文搜索，SQL，JSON数据类型和图形数据库。模块的许可证由作者设置。与Redis一起使用的某些模块主要是Redis Enterprise的模块。
Redis Enterprise增强功能
使用无共享集群架构，Redis Enterprise提供了无限的线性扩展，而不会在横向扩展的体系结构中施加任何非线性开销。您可以在单个群集节点上部署多个Redis实例，以充分利用多核计算机体系结构。Redis Enterprise已证明可将每秒扩展到数亿次操作，并且正常运行时间为五个九（99.999％）。Redis Enterprise执行自动重新分片和重新平衡，同时为事务负载保持低延迟和高吞吐量。
Redis Enterprise为全局分布的数据库提供主动-主动部署，从而可以跨多个地理位置对同一数据集进行同时的读写操作。为了提高效率，Redis Enterprise可以使用无冲突的复制数据类型（CRDT）来维护数据的一致性和可用性。Riak和Azure Cosmos DB是另外两个支持CRDT的NoSQL数据库。
尽管有大量关于CRDT的学术文献，但我承认我并不完全了解它们的工作方式或原因。的简短总结什么，他们做的是CRDTs可以解决不一致性不进行干预，用数学推导的一套规则。对于需要共享状态的大容量数据，CRDT很有用，并且可以使用地理位置分散的服务器来减少用户的延迟。
Redis和Redis Enterprise之间的主要区别之一是Redis Enterprise 将数据路径与群集管理分离。这改善了两个组件的操作。数据路径基于驻留在每个群集节点上的多个零延迟，多线程代理，以掩盖系统的基础复杂性。集群管理器是一项管理功能，它提供诸如重新分片，重新平衡，自动故障转移，机架感知，数据库供应，资源管理，数据持久性配置以及备份和恢复之类的功能。由于集群管理器与数据路径组件完全脱钩，因此对其软件组件的更改不会影响数据路径组件。
Flash上的Redis是Redis Enterprise的一项功能，可以大大降低Redis的硬件成本。您无需花大量钱购买RAM或限制Redis数据集的大小，您可以在Flash上使用Redis将经常访问的热数据放置在内存中，并将较冷的值放置在Flash或持久性内存（例如Intel Optane DC）中。
Redis Enterprise模块包括RedisGraph，RedisJSON，RedisTimeSeries，RedisBloom，RediSearch和RedisGears。所有Redis Enterprise模块也可与开源Redis一起使用。
Redis 6有什么新功能？
Redis 6是一个重要的发行版，既适用于开源版本，也适用于Redis Enterprise商业版本。性能新闻是使用线程I / O，这使Redis 6的速度比Redis 5（没有懈怠）提高了2倍。这可以延续到Redis Enterprise中，Redis Enterprise对如上所述的群集具有额外的速度改进。
访问控制列表（ACL）的添加为Redis 6提供了用户的概念，并允许开发人员编写更安全的代码。Redis Enterprise 6基于ACL来提供基于角色的访问控制（RBAC），这对于程序员和DBA更加方便。
Redis 6中的主要新功能
Redis 6.0开源
访问控制列表（ACL）
改善驱逐
线程I / O
RESP3协议
Redis Enterprise 6.0
基于角色的访问控制（RBAC）
扩展主动-主动
超级日志
溪流
Redis Enterprise 6.0在主动-主动数据库中增加了对Streams数据类型的支持。这样既可以实现高可用性，又可以实现低延迟，同时在多个地理位置的多个数据中心中进行实时流的读写操作。
RedisGears是一个动态框架，使开发人员能够编写和执行在Redis中实现数据流的功能。它使用户可以编写Python脚本以在Redis中运行，并支持多种用例，包括后写（Redis充当基于磁盘的数据库的前端），实时数据处理，流和事件处理，操作跨数据结构和模型，以及AI驱动的交易。
RedisAI是在Redis内部运行的模型服务引擎。它可以使用PyTorch，TensorFlow和ONNX模型执行推理。RedisAI可以在CPU和GPU上运行，并可以启用欺诈检测，异常检测和个性化等用例。
安装Redis
您可以通过下载并编译源tarball或从Docker Hub中拉取Docker映像来安装Redis 。Redis可以在Linux，MacOS，OpenBSD，NetBSD和FreeBSD上进行编译和使用。该源代码库是在GitHub上。在Windows上，您可以在Docker容器中或在Windows Subsystem for Linux（WSL）下运行Redis，这需要Windows 10。
您可以在Linux或Docker容器中安装Redis Enterprise。Linux下载采用二进制软件包（取决于Linux的风格，为DEB或RPM）和用于集群安装的Bash Shell脚本的形式。脚本检查安装所需的四个内核和15 GB RAM。
Redis企业云
安装Redis Enterprise的最快方法不是完全安装它，而是在Redis Enterprise Cloud中运行它。当我自己尝试进行审查时，最初收到了Redis 5实例；我不得不要求升级到Redis 6。
Redis基准
就像您对使用简单键值架构的基于RAM的数据库所期望的那样，Redis在基准测试中表现非常出色。令人惊喜的是，它在Flash上的Redis配置中也表现出色。这也适用于带有Flash的Redis Enterprise Cloud配置。
在使用26个m4.16x大节点的全RAM Amazon EC2测试中，一个512碎片的Redis Enterprise 5.0数据库以每秒不到5毫秒的延迟实现了每秒5000万次操作。这些测试还证明了接近线性的可伸缩性。该基准对Redis 6.0的更新当前不可用。
对于Flash上的Redis案例，三星NVMe SSD和Intel NVMe SSD（使用Redis Enterprise 4.3）在不同条件下有单独的基准测试。同样，Redis 6.0的更新当前不可用。
对于使用20％RAM和80％Flash的Samsung NVMe测试，在一台服务器上的结果是每秒超过200万次操作，超过1 GB的磁盘吞吐量和超过1 Gbps的网络吞吐量，并且延迟不到1毫秒。对于使用10％RAM和90％Flash的Intel NVMe测试，结果是平均每秒进行325万次操作，单个服务器的平均延迟为0.92毫秒，同时读写超过1 GB的磁盘带宽。https://imasdk.googleapis.com/js/core/bridge3.447.1_en.html#goog_156908961300:00 of 08:34交易量0％
Redis客户端支持
Redis拥有适用于所有流行编程语言的客户端库，其中许多可能是您从未学过的。对于许多语言，有很多选择-但是清单有助于推荐客户。如果您正在使用Redis集群，请选择包含集群支持的客户端库，以获取最大的灵活性。
总而言之，Redis是一个高速数据库，缓存和消息代理。虽然Redis最初只是作为内存缓存开始的，但是现在它可以保留到磁盘上，并且在Redis Enterprise中，可以将RAM和Flash合并到其活动存储中。
Redis可以使用领导者跟随者模型进行水平缩放，最终实现一致性。Redis Enterprise提供了一种无共享的集群架构，该架构可以进行线性扩展，自动重新分片和重新平衡，同时保持低延迟和高吞吐量以处理事务负载，支持双活安装，并可以使用无冲突的复制数据类型来保持更好的一致性。跨地理分布集群的数据可用性。Redis Enterprise可以以五分之九（99.999％）的正常运行时间每秒实现数亿次操作。
Redis和Redis Enterprise都支持许多附加模块。这些有效地使Redis成为具有共享数据的多模型（键值，图形，JSON，时间序列和全文搜索）数据库。最新的模块支持Python和AI推理的可编程性。
尽管Redis是免费的，并且Redis Enterprise的价格是按分区计算的，但是如果您将硬件和运营支持的成本考虑在内，Redis Enterprise通常会提供更好的投资回报率（这要归功于Flash上的Redis和更容易的集群管理）。数据库。
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费用： Redis：免费开源（BSD许可证）。Redis企业软件：30天免费试用；之后按数据库分片定价。Redis Enterprise Cloud：免费（30 MB）至$ 32 /小时（200 GB，1,500 ops / sec）。
平台： Redis开源：Linux，MacOS，OpenBSD，NetBSD，FreeBSD。Redis企业软件：Linux / RHEL / CentOS / Amazon Linux；Kubernetes，Docker或LXC; 关键云铸造厂；AWS和Azure市场。Redis企业云：AWS，Azure，GCP。