Redis là gì? Ưu điểm của nó và ứng dụng

3268

Redis là gì?

Redis (REmote DIctionary Server) là một mã nguồn mở được dùng để lưu trữ dữ liệu có cấu trúc, có thể sử dụng như một database, bộ nhớ cache hay một message broker. Nó là hệ thống lưu trữ dữ liệu với dạng KEY-VALUE rất mạnh mẽ và phổ biến hiện nay. Redis nổi bật bởi việc hỗ trợ nhiều cấu trúc dữ liệu cơ bản như:hash, list, set, sorted set, string… Tất cả dữ liệu được ghi và lưu trên ram, do đó tốc độ đọc ghi dữ liệu rất là nhanh.

Redis

Các ứng dụng của Redis

Redis ngoài tính năng lưu trữ KEY-VALUE trên RAM thì Redis còn hỗ trợ tính năng xắp xếp, query, backup dữ liệu trên đĩa cứng cho phép bạn có thể phục hồi dữ liệu khi hệ thống gặp sự cố…và có thể nhân bản (Chạy nhiều Server Redis cùng lúc).

  • Caching: Sử dụng làm bộ nhớ đệm. Chính tốc độ đọc ghi nhanh mà Redis có thể làm bộ nhớ đệm, nơi chia sẻ dữ liệu giữa các ứng dụng hoặc làm database tạm thời. Ngoài ra Redis có thể sử dụng để làm Full Page Cache cho website. Cũng vì tính nhất quán của Redis, cho dù restart Redis thì người dùng cũng không có cảm nhận chậm khi tải trang.
  • Counter: Sử dụng làm bộ đếm. Với thuộc tính tăng giảm thông số rất nhanh trong khi dữ liệu được lưu trên RAM, sets và sorted sets được sử dụng thực hiện đếm lượt view của một website, các bảng xếp hạng trong game chẳng hạng. Redis hỗ trợ thread safe do đó nó có thể đồng bộ dữ liệu giữa các request.
  • Publish/Suscribe (Pub/Sub): Tạo kênh chia sẻ dữ liệu. Redis hỗ trợ tạo các channel để trao đổi dữ liệu giữa publisher và subscriber giống như channel trong Socket Cluster hay topic trong Apache Kafka. Ví dụ: Pub/Sub được sử dụng theo dõi các kết nối trong mạng xã hội hoặc các hệ thống chat.
  • Queues: Tạo hàng đợi để xử lý lần lượt các request. Redis cho phép lưu trữ theo list và cung cấp rất nhiều thao tác với các phần tử trong list, vì vậy nó còn được sử dụng như một message queue.

Các kiểu dữ liệu trong Redis

Khác với RDMS như MySQL, hay PostgreSQL, Redis không có table (bảng). Redis lưu trữ data dưới dạng key-value. Thực tế thì memcache cũng làm vậy, nhưng kiểu dữ liệu của memcache bị hạn chế, không đa dạng được như Redis, do đó không hỗ trợ được nhiều thao tác từ phía người dùng. Dưới đây là sơ lược về các kiểu dữ liệu Redis dùng để lưu value.

– STRING: string, integer hoặc float. Redis có thể làm việc với cả string, từng phần của string, cũng như tăng/giảm giá trị của integer, float.

– LIST: List là một danh sách của strings, sắp xếp theo thứ tự insert. Redis có thể thêm một phần tử vào đầu hoặc cuối list. List phù hợp cho các bài toán cần thao tác với các phần tử gần đầu và cuối vì việc truy xuất này là cực nhanh, cho dù insert cả triệu phần tử. Tuy nhiên nhược điểm là việc truy cập vào các phần tử ở giữa list rất chậm.

– SET: tập hợp các string (không được sắp xếp). Redis hỗ trợ các thao tác thêm, đọc, xóa từng phần tử, kiểm tra sự xuất hiện của phần tử trong tập hợp. Ngoài ra Redis còn hỗ trợ các phép toán tập hợp, gồm intersect/union/difference.

– HASH: lưu trữ hash table của các cặp key-value, trong đó key được sắp xếp ngẫu nhiên, không theo thứ tự nào cả. Redis hỗ trợ các thao tác thêm, đọc, xóa từng phần tử, cũng như đọc tất cả giá trị.

SORTED SET (ZSET): là 1 danh sách, trong đó mỗi phần tử là map của 1 string (member) và 1 floating-point number (score), danh sách được sắp xếp theo score này. Các phần tử của zset được sắp xếp theo thứ tự từ score nhỏ tới lớn.

Ngoài ra, Redis còn hỗ trợ các data types khác như: Bit arrays, HyperLogLogs, Streams. Để cài đặt bạn tham khảo docs của Redis nhé.

Để có thể quản lý được Redis bằng giao diện web các bạn có thể sử dụng công cụ phpRedisAdmin: https://github.com/erikdubbelboer/phpRedisAdmin để quản lý các database.

Persistent redis

Bên cạnh việc lưu key-value trên bộ nhớ RAM, Redis có 2 background threads chuyên làm nhiệm vụ định kỳ ghi dữ liệu lên đĩa cứng.

Có 2 loại file được ghi xuống đĩa cứng:

RDB (Redis DataBase file)

RDB thực hiện tạo và sao lưu snapshot của DB vào ổ cứng sau mỗi khoảng thời gian nhất định.

Ưu điểm

RDB cho phép người dùng lưu các version khác nhau của DB, rất thuận tiện khi có sự cố xảy ra.
Bằng việc lưu trữ data vào 1 file cố định, người dùng có thể dễ dàng chuyển data đến các data centers, máy chủ khác nhau.
RDB giúp tối ưu hóa hiệu năng của Redis. Tiến trình Redis chính sẽ chỉ làm các công việc trên RAM, bao gồm các thao tác cơ bản được yêu cầu từ phía client như thêm/đọc/xóa, trong khi đó 1 tiến trình con sẽ đảm nhiệm các thao tác disk I/O. Cách tổ chức này giúp tối đa hiệu năng của Redis.
Khi restart server, dùng RDB làm việc với lượng data lớn sẽ có tốc độ cao hơn là dùng AOF.

Nhược điểm

RDB không phải là lựa chọn tốt nếu bạn muốn giảm thiểu tối đa nguy cơ mất mát dữ liệu. Thông thường người dùng sẽ set up để tạo RDB snapshot 5 phút 1 lần (hoặc nhiều hơn). Do vậy, trong trường hợp có sự cố, Redis không thể hoạt động, dữ liệu trong những phút cuối sẽ bị mất.
RDB cần dùng fork() để tạo tiến trình con phục vụ cho thao tác disk I/O. Trong trường hợp dữ liệu quá lớn, quá trình fork() có thể tốn thời gian và server sẽ không thể đáp ứng được request từ client trong vài milisecond hoặc thậm chí là 1 second tùy thuộc vào lượng data và hiệu năng CPU.

AOF (Append Only File)

AOF lưu lại tất cả các thao tác write mà server nhận được, các thao tác này sẽ được chạy lại khi restart server hoặc tái thiết lập dataset ban đầu.

Ưu điểm

Sử dụng AOF sẽ giúp đảm bảo dataset được bền vững hơn so với dùng RDB. Người dùng có thể config để Redis ghi log theo từng câu query hoặc mỗi giây 1 lần.
Redis ghi log AOF theo kiểu thêm vào cuối file sẵn có, do đó tiến trình seek trên file có sẵn là không cần thiết. Ngoài ra, kể cả khi chỉ 1 nửa câu lệnh được ghi trong file log (có thể do ổ đĩa bị full), Redis vẫn có cơ chế quản lý và sửa chữa lối đó (redis-check-aof).
Redis cung cấp tiến trình chạy nền, cho phép ghi lại file AOF khi dung lượng file quá lớn. Trong khi server vẫn thực hiện thao tác trên file cũ, 1 file hoàn toàn mới được tạo ra với số lượng tối thiểu operation phục vụ cho việc tạo dataset hiện tại. Và 1 khi file mới được ghi xong, Redis sẽ chuyển sang thực hiện thao tác ghi log trên file mới.

Nhược điểm

File AOF thường lớn hơn file RDB với cùng 1 dataset.
AOF có thể chậm hơn RDB tùy theo cách thức thiết lập khoảng thời gian cho việc sao lưu vào ổ cứng. Tuy nhiên, nếu thiết lập log 1 giây 1 lần có thể đạt hiệu năng tương đương với RDB.
Developer của Redis đã từng gặp phải bug với AOF (mặc dù là rất hiếm), đó là lỗi AOF không thể tái tạo lại chính xác dataset khi restart Redis. Lỗi này chưa gặp phải khi làm việc với RDB bao giờ.

Kết luận

Redis là một sự lựa chọn tuyệt vời khi ta cần đến một server lưu trữ dữ liệu đòi hỏi tính mở rộng cao (scaleable) và chia sẻ bởi nhiều tiến trình, nhiều ứng dụng và nhiều server khác nhau.

SHARE