Redis: Что за зверь?

Redis - Своего рода база данных (NoSQL) работающая с Key-Value структурой (чаще всего, но поддерживаются и иные структуры данных), написан на языке С (Си), является приложением с открытым исходных кодом(BSD licensed). Все данных хранятся в оперативной памяти, что позволяет добиться крайне высокой скорости I/O. Как правило используется в качестве:

• Брокера сообщений - Является отличным аналогом Rabbitmq и Kafka
• Очереди сообщений
• Управления сеансами(Например JSON Web Token)
• Базы данных(самый редкий вариант)
• Многое другое

Redis: Как это работает?

Все данные хранятся в оперативной памяти системы, поскольку это исключает обращения к жесткому диску, скорость без преувеличения можно назвать “молниеносной”.

Производительность

Забегая немного вперед хочется сказать что redis содержит в своем “комплекте поставки” redis-benchmark, запустим тест:

$ redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q
SET: 74239.05 requests per second
LPUSH: 79239.30 requests per second

• redis-benchmark - Исполняемая команда
• -t - SET,lpush Перечень запускаемых тестов, разделенная запятыми
• -n - Количество элементов в тесте
• -q - Тихий режим, подавляет output и выводит лишь конечный результат в виде запросов/в секунду

Однако даже тут имеются “узкие места”(В порядке важности):

• Сеть - Пропускная способность и задержки в сети являются основным фактором влияющим на скорость.
• Процессор - Так как Redis является однопоточным приложением, предпочтение стоит отдавать процессорам с наименьшим количеством потоков и наибольшим кэшем.
• Скорость Оперативной памяти и пропускная способность памяти кажутся менее важными для глобальной производительности.

Преимущества

Репликация и Шардирование

Redis можно ““размазать” на кластер путем репликации (дублирования) или шардирования (сегментирование), возможно использование двух подходов одновременно что позволяет максимально повысить надежность хранения данных и обеспечить отказоустойчивость, но не стоит забывать о том что каждый из подходов налагает свои минусы:

Replication - Увеличит скорость операции “Чтение”.

Sharding - Увеличит скорость операции “Запись”.

Гибкие структуры данных

В отличие от упрощенных 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:

• строки – текстовые или двоичные данные размером до 512 МБ;
• списки – коллекции строк, упорядоченные в порядке добавления;
• множества – неупорядоченные коллекции строк с возможностью пересечения, объединения и сравнения с другими типами множеств;
• сортированные множества – множества, упорядоченные по значению;
• хэш‑таблицы – структуры данных для хранения списков полей и значений;
• битовые массивы – тип данных, который дает возможность выполнять операции на уровне битов;
• структуры HyperLogLog – вероятностные структуры данных, служащие для оценки количества уникальных элементов в наборе данных.

От теории к практике

Наиболее простым вариантом “поиграться” с Redis считаю Docker, надеюсь он у вас имеется, если нет, я бы советовал воспользоваться Docker песочницей.

Получаем образ Redis:

~# docker pull redis
...
Status: Downloaded newer image for redis:latest

Запускаем Redis:

~# docker run --rm --name my-redis-name -d redis

Для тех кто не знаком с Docker, немного поясню происходящие:

docker - Исполняющий файл

run - Запуск образа который мы скачали в предыдущем шаге

--rm - После остановки, контейнер будет удален чтобы не “мусорить” системе

--name - Задаем некое читаемое имя для контейнера, эта информация исключительно для людей и можно записать что угодно

-d - Просим запустить контейнер в фоне и напечатать нам лишь его ID

Проверим состояние нашего контейнера и убедимся что все работает должным образом:

~# docker ps
CONTAINER ID        IMAGE               COMMAND                  CREATED             STATUS              PORTS               NAMES
2b01a01e4a35        redis               "docker-entrypoint.s…"   7 seconds ago       Up 5 seconds        6379/tcp            my-redis-name

Если вы видите в списке my-redis-name значит Redis запущен и готов к работе. Далее подключаемся клиентом к нашему серверу Redis:

~# docker exec -it my-redis-name redis-cli
127.0.0.1:6379>

Несколько команд для примера:

127.0.0.1:6379> set country russia
OK
127.0.0.1:6379> get country
"russia"
127.0.0.1:6379> incr counter
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr counter
(integer) 2
127.0.0.1:6379> get counter
"2"
127.0.0.1:6379>exit

Уточнения думаю тут излишни, так как команды предельно понятны и просты. После выхода из контейнера не забудьте его удалить:

~# docker rm -f my-redis-name

Больше подробностей и информации вы можете найти в оффициальной документации

Думаю в следующих статьях напишу о том как правильно выполнять реплицирование и шардирование и работу с иными структурами данных.