Redis для чего используется
Redis
Быстрое хранилище данных в памяти с открытым исходным кодом для использования в качестве базы данных, кэша, брокера сообщений или очереди.
Что такое Redis?
Redis (расшифровывается как Remote Dictionary Server) – это быстрое хранилище данных типа «ключ‑значение» в памяти с открытым исходным кодом. Проект возник, когда Сальваторе Санфилиппо, первоначальный разработчик Redis, захотел улучшить масштабируемость стартапа в Италии. Он создал хранилище Redis, которое теперь используется в качестве базы данных, кэша, брокера сообщений и очереди.
Redis обеспечивает время отклика на уровне долей миллисекунды и позволяет приложениям, работающим в режиме реального времени, выполнять миллионы запросов в секунду. Такие приложения востребованы в сферах игр, рекламных технологий, финансовых сервисов, здравоохранения и IoT. Сегодня Redis – одно из наиболее популярных ядер с открытым исходным кодом, в течение пяти лет подряд называемое «самой любимой» базой данных от Stack Overflow. Благодаря быстрой производительности Redis широко применяется для кэширования, управления сеансами, разработки игр, создания таблиц лидеров, аналитики в режиме реального времени, работы с геопространственными данными, поддержки служб такси, чатов и сервисов обмена сообщениями, потоковой передачи мультимедиа и приложений с отправкой сообщений по модели «издатель – подписчик» (Pub/Sub).
AWS предлагает два полностью управляемых сервиса для запуска Redis. Amazon MemoryDB for Redis – совместимый с Redis надежный сервис базы данных в памяти, который обеспечивает сверхбыструю производительность. Amazon ElastiCache for Redis – полностью управляемый сервис кэширования, который ускоряет доступ к данным из первичных баз данных и хранилищ с микросекундной задержкой. Более того, ElastiCache также предлагает поддержку Memcached, другой популярной системы кэширования с открытым исходным кодом.
Подробную информацию об ускорении приложений с Amazon ElastiCache for Redis см. в онлайн-вебинаре Tech Talk.
Преимущества Redis
Производительность
Все данные Redis хранятся в памяти, что обеспечивает низкую задержку и высокую пропускную способность доступа к данным. В отличие от традиционных баз данных, хранилища данных в памяти не требуют перемещения на диск, что сокращает задержку ядра до микросекунд. Благодаря этому хранилища данных в памяти могут многократно увеличивать количество выполняемых операций и сокращать время отклика. В результате обеспечивается чрезвычайно высокая производительность. Операции чтения и записи в среднем занимают менее миллисекунды, скорость работы достигает миллионов операций в секунду.
Гибкие структуры данных
В отличие от других хранилищ на основе пар «ключ – значение», которые поддерживают ограниченный набор структур данных, Redis поддерживает огромное разнообразие структур данных, позволяющее удовлетворить потребности разнообразных приложений. Типы данных Redis включают:
Простота и удобство
Redis позволяет писать такой же сложный код с меньшим количеством простых строк. Redis позволяет писать меньше строк для хранения, использования данных и организации доступа к данным в приложениях. Разница в том, что, в отличие от языков запросов традиционных баз данных, с Redis разработчики могут использовать простую структуру команд. Например, вы можете задействовать структуру хэш-данных Redis, чтобы перемещать данные в хранилище только одной строкой кода. Решение подобной задачи с использованием хранилища данных, не поддерживающего структуры хэш‑таблиц, потребует написания серьезного объема кода для преобразования данных из одного формата в другой. Redis уже оснащен встроенными структурами данных и предоставляет множество возможностей их комбинирования и взаимодействия с данными клиента. Разработчикам под Redis доступны более ста клиентов с открытым исходным кодом. Поддерживаемые языки программирования включают Java, Python, PHP, C, C++, C#, JavaScript, Node.js, Ruby, R, Go и многие другие.
Репликация и постоянное хранение
В Redis применяется архитектура узлов «ведущий‑подчиненный» и поддерживается асинхронная репликация, при которой данные могут копироваться на несколько подчиненных серверов. Это обеспечивает как улучшенные характеристики чтения (так как запросы могут быть распределены между серверами), так и ускоренное восстановление в случае сбоя основного сервера. Для обеспечения постоянного хранения Redis поддерживает снимки состояния на момент времени (копирование наборов данных Redis на диск).
Высокая доступность и масштабируемость
Redis предлагает архитектуру «ведущий‑подчиненный» с одним ведущим узлом или с кластерной топологией. Это позволяет создавать высокодоступные решения, обеспечивающие стабильную производительность и надежность. Если требуется настроить размер кластера, доступны различные варианты вертикального и горизонтального масштабирования. В результате можно наращивать кластер в соответствии с потребностями.
Инструменты с открытым исходным кодом
Redis – проект с открытым исходным кодом, поддерживаемый активным сообществом, включая AWS. Поскольку Redis базируется на открытых стандартах, поддерживает открытые форматы данных и имеет множество клиентов, отсутствует вероятность блокировки поставщиком или технологического тупика.
Что такое Redis: как работает и где используется?
Redis ( RE сучок DI ctionary S ервере) является передовым NoSQL ключ-значением хранилища данных используются в качестве базы данных, кэша, и брокера сообщений. Redis известен своими быстрыми операциями чтения и записи, богатыми типами данных и расширенной структурой памяти. Он идеально подходит для разработки высокопроизводительных масштабируемых веб-приложений.
Redis — одна из самых популярных баз данных типа «ключ-значение», занимающая 4-е место по удовлетворенности пользователей базами данных NoSQL. Популярность Redis продолжает расти, и многие компании ищут разработчиков Redis на такие должности, как администратор базы данных и другие.
Что такое Redis?
Redis — это хранилище структур данных в памяти с открытым исходным кодом, используемое в качестве базы данных, кеша и брокера сообщений. Redis был создан Сальваторе Санфилиппо в 2006 году и написан на C.
Это расширенное хранилище данных типа «ключ-значение» в NoSQL, которое часто называют сервером структуры данных, поскольку его ключи содержат строки, хэши, списки, наборы, отсортированные наборы, точечные рисунки и гиперлоги. Операции чтения и записи Redis выполняются очень быстро, потому что данные хранятся в памяти. Данные также могут быть сохранены на диске или записаны обратно в память.
Поскольку Redis хранит свои данные в памяти, он чаще всего используется в качестве кеша. Некоторые крупные организации, использующие Redis, — это Twitter, GitHub, Instagram, Pinterest и Snapchat.
Преимущества Redis
Как установить Redis
Согласно официальной документации, рекомендуемый способ установки Redis — скомпилировать его из исходников. Сначала загрузите его с официального сайта, а затем скомпилируйте, выполнив следующие действия:
Затем вы можете протестировать свою сборку, набрав make test. srcКаталог будет заполнен исполняемым Redis.
Рекомендуется скопировать сервер Redis и интерфейс командной строки в нужные места, используя одну из двух стратегий.
Оттуда запустите сервер Redis, выполнив redis-serverдвоичный файл (без аргументов). Поскольку нет явных файлов конфигурации, все параметры используют внутреннее значение по умолчанию. Это лучший способ начать, если вы новичок в Redis и хотите изучить среду.
Чтобы использовать Redis из вашего приложения, загрузите и установите клиентскую библиотеку Redis на основе языка программирования, который вы хотите использовать.
Типы данных Redis
Redis — это хранилище ключей и значений, но оно поддерживает многие типы структур данных в виде значений, отличных от строк. Ключ в Redis — это безопасная для двоичного кода строка с максимальным размером 512 МБ.
Давайте обсудим типы данных, которые поддерживаются в значениях.
String
Строка в Redis — это последовательность байтов. Они безопасны для двоичного кода, поэтому имеют известную длину, которая не определяется какими-либо завершающими символами. Вы можете хранить до 512 мегабайт в строке Redis. Он может хранить данные любого типа, такие как текст, целые числа, числа с плавающей запятой, видео, изображения или аудиофайлы.
В этом примере SETи GETпредставлены команды Redis, о которых мы поговорим позже. name- это ключ, а educativeэто строковое значение, которое мы храним.
В Redis списки — это списки строк, которые отсортированы по порядку вставки, поэтому элементы хранятся в связном списке. Вы можете добавлять элементы как на голове, так и на хвосте. Если нам нужно вставить элемент в список из 500 записей, это займет столько же времени, сколько и добавление элемента в список из 50 000 записей.
Вот несколько примеров операций для составления списка результирующих списков:
Наборы в Redis — это неупорядоченные коллекции строк. Этот тип значения аналогичен списку, но наборы не допускают дублирования, и элементы не сортируются ни в каком порядке. Вы можете добавлять или удалять участников вО (1)О ( 1 ) временная сложность.
Наборы полезны, когда мы хотим хранить данные, где важна уникальность. Например, сохранение количества уникальных посетителей веб-сайта.
Сортированные наборы
Мы можем сортировать элементы с типом значения Sorted Set. Каждый элемент будет связан с числом, которое мы называем счетом. Это определяет порядок.
Например, если у нас есть вызванный ключ vegetables, и мы хотим сохранить carrotи celeryв качестве значения. Оценка от carrot10 celeryдо 15. Первым будет морковь, затем сельдерей.
Если оценка двух разных элементов одинакова, мы проверяем, какая строка лексикографически больше.
В Redis тип хеш-значения — это пара значений поля. Они используются для представления объектов, но могут хранить множество элементов и полезны также для других задач. Хеш занимает очень мало места, поэтому вы можете хранить миллионы объектов в небольшом экземпляре хеша.
Фактически, хеш может хранить до <2>^ <32>2Взаимодействие с другими людьми3 2Взаимодействие с другими людьмиВзаимодействие с другими людьми- 1- 1 пары поле-значение, что составляет более 4 миллиардов.
Допустим, мы хотим хранить информацию об оценках студентов. Тема может быть ключевым. Значение может быть парой «поле-значение», где поле представляет собой имя учащегося, а значение — оценку каждого учащегося.
Вот еще один пример, чтобы познакомить вас с хешем Redis.
Команды Redis
Команды Redis используются для выполнения операций. Есть разные команды, которые мы можем применять к нашим различным типам данных. Ниже мы рассмотрим по одной команде для каждого типа данных, о котором говорилось выше, но имейте в виду, что в Redis существует множество команд.
Хранение строк в Redis
Самая простая форма данных, которая может храниться в базе данных Redis, — это строка. Мы рассмотрим две команды, используемые для хранения и выборки записей из базы данных Redis при использовании строк.
SET команда
Мы можем сохранить запись в Redis с помощью SETкоманды. Это установит ключ для хранения строкового значения. Если ключ уже содержит значение, оно будет перезаписано. Он имеет следующий синтаксис:
GET команда
Команда GETдает нам значение ключа. Если ключ не существует, он вернется nil. GETобрабатывает только строковые значения. Синтаксис:
Хранение списков в Redis
Мы также можем хранить списки, и база данных Redis хранит их в виде связанного списка. Когда мы вставляем новый элемент, мы можем вставить его либо в голову (крайний левый элемент), либо в хвост (крайний правый элемент). Мы рассмотрим две команды, используемые для добавления и удаления записей из головы при использовании списков.
LPUSH команда
Команда LPUSHиспользуется для вставки значения в начало списка. Мы можем использовать одно или несколько значений, а синтаксис следующий:
Примечание. Элементы вставляются в обратном порядке, потому что каждый элемент выбирается и вставляется в начале.
LPOP команда
Команда LPOP используется для удаления элемента из списка в начале (или слева).
Хранение наборов в Redis
Когда дело доходит до списка, мы допускаем дублирование элементов. Итак, если нам нужно добавить уникальные элементы, мы должны использовать набор, который хранится внутри как хеш-таблица. Это означает, что элементы хранятся случайным образом, и повторение не допускается. Давайте посмотрим на команду для добавления элемента из набора Redis.
SADD команда
Это позволяет нам добавлять указанные члены в набор, хранящийся под ключом. Если ключ не существует, создается новый набор.
Хранение отсортированных наборов в Redis
Элементы в наборе Redis не хранятся в каком-либо порядке. Итак, если мы хотим хранить элементы в отсортированном порядке, мы можем использовать отсортированные наборы, также называемые ZSets.
Перед вставкой каждому элементу должна быть присвоена оценка. База данных Redis сортирует элементы в порядке возрастания оценок. Посмотрим на команду добавления элементов в отсортированный набор.
ZADD команда
Эта команда добавит элементы в отсортированный набор в базе данных Redis. Мы можем указать несколько пар очков или членов. Если член уже находится в этом отсортированном наборе, оценка обновляется, и элемент повторно вставляется в правильную позицию для сохранения оценки. Вот синтаксис:
Хранение хэша в Redis
В Redis значение также может быть парой «поле-значение», которую мы называем хэш-структурой данных. Давайте посмотрим на команду для хранения хэша в Redis.
HMSET команда
Эта команда используется для хранения хэша в Redis. Он установит для полей соответствующие значения в хэше. Эта команда перезаписывает поля, которые уже существуют в хэше. Синтаксис этой команды:
При использовании Redis 4.0.0 HMSETсчитается устаревшим и HSETпредпочтительным.
Расширенные концепции Redis
Теперь, когда мы понимаем некоторые основы Redis и познакомились с командами, давайте рассмотрим некоторые дополнительные концепции.
Важное примечание о Redis
Для этого урока, вместо терминологии модель / Slave, мы будем использовать прогрессивную leader/ followerметафору. Использование нами этой терминологии не помешает вашему пониманию Redis.
Официальная документация Redis использует модель Master / Slave, которая преобладала в компьютерных науках на протяжении десятилетий, начиная с 1904 года.
В последние годы многие организации предприняли значительные усилия, чтобы противостоять этой проблемной метафоре и заменить ее.
В Educative мы верим в расширение возможностей разработчиков и изменение отрасли к лучшему. Использование инклюзивной терминологии является частью этого культурного сдвига.
Репликация данных в Redis
Когда данные хранятся на сервере и происходит сбой сервера, данные могут быть потеряны. Мы используем технику репликации данных, чтобы избежать этой проблемы. Это в основном означает, что данные хранятся на двух или более серверах, чтобы предотвратить потери или сбои. Репликация данных также снижает нагрузку на наши серверы, поскольку запросы пользователей балансируются по нагрузке.
Redis следует подходу лидера / подчиненного для репликации данных на сервере. Один из серверов — это a leader, а остальные — это серверы followers, которые все подключены к leader. Мы записываем все в каталог leader, который затем отправляет изменения в followers.
Если a followerотключен, он автоматически переподключится и leaderточно воспроизведет. Это можно сделать двумя способами:
Примечание. В Redis процесс репликации асинхронный. Эти followerсервера асинхронно признают данные из leader, так что leaderзнает, какие команды были обработаны.
Упорство
Поскольку Redis — это база данных в памяти, данные хранятся в памяти (или ОЗУ). Если сервер выходит из строя, все сохраненные данные теряются. Redis имеет механизмы резервного копирования данных на диске. Таким образом, данные загружаются с диска в память при перезагрузке сервера. Redis имеет два варианта сохранения:
Кеширование на стороне клиента
Когда клиенту требуются данные, он просит сервер Redis предоставить их, что требует большой пропускной способности для каждого запроса. Мы можем кэшировать результаты для наиболее часто используемых ключей на стороне клиента, чтобы повысить производительность.
Redis обеспечивает поддержку кэширования на стороне клиента, которое называется отслеживанием. Есть два разных подхода:
Что учить дальше
Теперь вы должны хорошо понимать, как работает Redis и что он может сделать для ваших приложений. Это мощный инструмент, популярность которого растет. Любой разработчик должен обладать солидными навыками Redis в своем арсенале инструментов. Но есть еще чему поучиться.
Далее вам следует изучить:
Как использовать разные структуры данных Redis? Смотрим на примерах
Собрали варианты использования базы данных Redis по различным типам основных структур данных. В каких реальных системах применяют строки, списки, множества, упорядоченные множества и хэш-таблицы Redis?
Что такое база данных Redis
Redis, сокращенно от Remote Dictionary Server, представляет собой резидентное хранилище структур данных типа «ключ — значение». Программу с открытым исходным кодом на языке C написал Сальваторе Санфилиппо, она вышла 10 мая 2009 года под лицензией BSD.
В зависимости от настроек Redis может действовать как база данных, кэш или брокер сообщений. Важно отметить, что Redis — это СУБД типа NoSQL. В отличие от СУБД типа SQL (Structured Query Language), таких как MySQL и PostgreSQL, сервер Redis не хранит данные в строго определенных схемах, то есть в таблицах, строках и столбцах. Вместо этого, он хранит данные в структурах данных, что повышает гибкость системы.
Структуры данных в Redis
Какие типы данных поддерживает Redis? В этой статье мы рассмотрим строки, списки, множества, упорядоченные множества и хэши. Кроме них, поддерживаются и другие типы данных, такие как битовые карты, гиперлоги и геопространственные индексы с радиус-запросами и потоками.
Сообщество написало для базы Redis некоторые графические интерфейсы, но сегодня основным инструментом для пользователей является командная строка. А вот в популярных базах данных SQL пользователи часто предпочитают системы управления с графическим интерфейсом, например: phpMyAdmin для MySQL и PgAdmin для PostgreSQL.
Давайте подробнее рассмотрим типы данных в Redis, примеры их использования и особенности.
Строки Redis
Строки Redis — базовый тип данных, используемый всеми другими структурами данных. Он очень похож на строки в языках программирования, таких как Java или Python. Строки с произвольным типом данных считаются бинарно-безопасными и имеют максимальную длину 512 МБ.
Вот несколько полезных команд для строк Redis:
Сохранить строку ‘john’ в ключе ‘student’:
Удалить строку в конкретном ключе:
Примеры использования строк Redis
Списки Redis
Списки содержат строки, отсортированные по порядку их вставки. Вы можете добавлять элементы в начало или конец списка, что полезно для заданий очереди. Более срочные задания можно поставить перед менее приоритетными. Для вставки элемента в начале строки (слева) мы используем команду LPUSH, а для вставки в конце строки (справа) — команду RPUSH.
Рассмотрим один пример:
Обратите внимание, как команда RPUSH добавляет элемент ‘z’ в конец списка.
Примеры использования списков Redis
Множества Redis
Множества Redis — полезный тип данных, поддерживающий мощные операции, такие как пересечения и объединения. Они никак не упорядочены и обычно используются, когда вы хотите выполнить аудит и увидеть взаимосвязи между различными переменными.
Операции с множествами выполняются достаточно быстро. Независимо от количества сохраненных элементов, добавление или удаление элементов в множество занимает одно и то же время.
Кроме того, множества не допускают повторения ключей или объектов, поэтому многократное добавление ключа в множество просто проигнорируется. Это определяется функцией SADD, которая позволяет избежать дублирования нескольких похожих записей. Атрибут SADD можно использовать для проверки уникальных значений, а также планирования заданий в фоновом режиме, включая задания cron, которые представляют собой автоматизированные скрипты.
Множества особенно полезны для анализа поведения клиентов в режиме реального времени. Представим магазин одежды. Здесь упорядоченные множества Redis с помощью различных сопоставлений дадут точную картину поведения клиентов. Вы можете определить паттерны покупок в зависимости от пола и других характеристик покупателя, узнать, какие модели одежды продаются лучше, в какие часы зафиксированы максимальные продажи каждого товара.
Примеры использования множеств Redis
Упорядоченные множества
Упорядоченные множества Redis — набор строк, в котором элементы упорядочены по номерам. Это одна из самых продвинутых структур данных в Redis.
Такие множества Redis похожи на обычные, только здесь каждому члену множества присваивается особое поле с номером (score). Упорядоченные множества известны высокой скоростью, поскольку вы можете быстро вернуть упорядоченные списки и получить доступ к элементам.
Русские Блоги
Введение в Redis
Введение в Redis
1.1 Введение в Redis
Все значения memcached представляют собой простые строки, и redis, как его замена, поддерживает более богатые типы данных.
Redis намного быстрее, чем memcached
Redis может сохранять свои данные
1.2 Преимущества и недостатки Redis
1.2.1 Преимущества Redis
1. Поддержка нескольких типов данных (таких же, как пять типов данных, описанных во введении)
Строка
список
хеш (словарь)
задавать
zset (упорядоченный набор)
2. Постоянное хранилище
Принцип устойчивости RDB (снимок)
Принцип настойчивости AOF (зеркало)
3. Очень хорошая производительность (быстрый ход)
1.2.2 Недостатки Redis
1.3 лавина redis, проникновение и пробой
1.3.1 Проникновение кеша
Хотя он не будет записан в кеш, каждый запрос будет запрашивать базу данных, что приведет к проникновению в кеш;
1.3.2 Кэш Лавина
Лавина кеширования означает, что, поскольку уровень кеширования переносит большое количество запросов, он эффективно защищает уровень хранения, но если уровень кеширования не может предоставлять услуги в целом по какой-либо причине
Следовательно, все запросы будут достигать уровня хранения, и громкость вызовов уровня хранения резко возрастет, в результате чего уровень хранения также зависнет.
Обеспечение высокой доступности служб уровня кеширования: Например, Redis Sentinel и Redis Cluster достигли высокой доступности.
Положитесь на изолированные компоненты, чтобы ограничить и снизить выходной ток: Например, только одному потоку разрешено запрашивать данные и записывать в кеш для определенного ключа, а другие потоки ждут.
1.3.3 Разбивка кеша
Неисправность кеша, то есть ключ очень горячий, к нему часто обращаются, и он находится в ситуации централизованного одновременного доступа
Когда ключ становится недействительным, большое количество запросов проходит через кеш и напрямую запрашивает базу данных, точно так же, как копание дыры в барьере.
Решение также очень простое: вы можете установить неограниченный срок действия данных точки доступа;
Или реализуйте блокировку мьютекса на основе redis или zookeeper, дождитесь первого запроса на построение кеша, затем снимите блокировку, а затем другие запросы могут получить доступ к данным через ключ.
1.4 Redis вещи и распределенные блокировки
нужно знать:
1. Транзакция Redis не имеет отката, обеспечиваемого транзакцией реляционной базы данных, поэтому разработчик должен выполнить последующую обработку после сбоя транзакции;
2. Если в транзакцииОшибка команды, ЗатемВсе команды выполняться не будут;
Как только эта операция начнется, она будет выполняться до конца без переключения каких-либо процессов в середине.
Суть распределенной блокировки заключается в том, чтобы занять дыру. Когда другие процессы должны занять эту дыру, они откажутся от нее или попытаются позже.
Обычно используйте команду setnx (установить, если не существует), чтобы занять яму, только одному клиенту разрешено занимать яму
Сначала идет первым, используйте для освобождения ямы при вызове инструкции del
Но здесь есть проблема: если в середине выполнения логики возникает исключение, инструкция del может не вызываться, что приведет к тупиковой ситуации, и блокировка никогда не будет снята.
Чтобы решить проблему взаимоблокировки, мы можем добавить время истечения срока действия, когда мы получим блокировку, так что даже в случае исключения блокировка будет автоматически снята, когда время истечения будет достигнуто.
Чтобы контролировать вышеупомянутый хаос, в Redis 2.8 был добавлен расширенный параметр команды set, так что команды setnx и expire могут выполняться вместе.
set lock:codehole true ex 5 nx
‘’’ do something ‘’’
del lock:codehole