你需要一個經(jīng)典數(shù)據(jù)庫嗎？

一段時間以來，巨大數(shù)量的數(shù)據(jù)處理迫使所有的應(yīng)用程序在數(shù)據(jù)庫層前添加緩存策略。即使經(jīng)典數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了大量的下劃線優(yōu)化，仍然不能提供足夠的速度和可用性。主要原因在于數(shù)據(jù)存儲越遠(yuǎn)，獲取數(shù)據(jù)就越困難。另一個原因是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)通常保存在磁盤中，而不是在內(nèi)存。經(jīng)典數(shù)據(jù)庫卻是在內(nèi)存上嵌入了緩存來優(yōu)化，但是擁有一個專用的獨(dú)立緩存也是一種很常用的策略。

在解決訪問數(shù)據(jù)庫的性能問題，通常的解決方案是緩存。緩存并不新鮮，緩存實(shí)際上是把經(jīng)常訪問的少量數(shù)據(jù)保存在離你更近的地方。我們在處理器上有緩存，數(shù)據(jù)庫中也有緩存，你甚至可以在自己的應(yīng)用中編寫緩存。

但隨著事情的發(fā)展，現(xiàn)在我們有來高可用的分布式內(nèi)存緩存，可以被不同的實(shí)例同時使用。

緩存——Redis

也許最流行的分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)存儲是Redis，它不是緩存，但被當(dāng)作緩存使用。 引用官方的描述如下：

Redis是一個開源的（BSD協(xié)議），內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲，它可以用作數(shù)據(jù)庫，緩存，消息代理。它支持的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括字符串，哈希，列表，集合，有序集合，位圖，超級日志，具有半徑查詢和流的地理空間索引和流，Redis具有內(nèi)置復(fù)制，Lua腳本，LRU驅(qū)逐，事務(wù)和不同級別的磁盤持久化，并通過Redis哨兵和Redis集群自動分區(qū)。

Redis速度很快，它被認(rèn)為是目前最快的數(shù)據(jù)存儲之一。它對CPU緩存進(jìn)行了優(yōu)化，并且沒有上下文切換。從一開始它就被設(shè)計(jì)成了內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，這不僅意味著將數(shù)據(jù)從磁盤移動到內(nèi)存，它從一開始就針對性的優(yōu)化了。

由于Redis速度非?？?，可以存儲各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此它是分布式緩存的一個很好的備選。

因?yàn)樽鳛榫彺?，Redis獲得了非常高的人氣。有一些緩存加載器庫在使用Redis作為應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫之間的緩存層。以Redisson地圖加載器為例：

因此，使用分布式緩存可以極大的提高性能。但是代碼和架構(gòu)變得更復(fù)雜了。數(shù)據(jù)被復(fù)制到數(shù)據(jù)庫和緩存中，我們必須保持它們的數(shù)據(jù)同步。代碼應(yīng)該管理整個緩存策略，控制緩存失效，重新填充緩存，都是為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。我們實(shí)現(xiàn)了更高的性能和可伸縮性，但引入了高風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性。

數(shù)據(jù)是重復(fù)的

你可能會問為什么要在兩個地方都保存數(shù)據(jù)？不能只保存Redis中的數(shù)據(jù)嗎？如果這樣做我們可以減少代碼的復(fù)雜性。但首先讓我們看看經(jīng)典數(shù)據(jù)庫的一下特點(diǎn)和優(yōu)勢，看看我們是否可以直接使用Redis實(shí)現(xiàn)這些。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)來說，緩存是不會長期保存數(shù)據(jù)的。我們將數(shù)據(jù)保存在緩存中只是為了快速的訪問，但是為了長時間的持久性，我們通常使用一個中央數(shù)據(jù)庫。

除了數(shù)據(jù)的持久性以外，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫提供了數(shù)據(jù)一致性等其他特點(diǎn)。使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，你可以定義數(shù)據(jù)間的關(guān)系，約束，復(fù)雜查詢，構(gòu)建它是為了保證多個相關(guān)表間的一致性。

它有一些重要的優(yōu)勢，即使NoSQL數(shù)據(jù)庫很流行，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫也不會很快消失。

但是使用Redis作為緩存和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫搭配使用，增加了一層復(fù)雜性，因?yàn)槟惚仨毻ㄟ^代碼保持兩者的數(shù)據(jù)同步。

考慮到你的緩存策略，你不得不構(gòu)建一些復(fù)雜的代碼在Redis和數(shù)據(jù)庫間進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。不要誤解我的意思，有時候你必須這么做。就像之前提到的，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有它的優(yōu)點(diǎn)，我們不能把它扔掉。

但是我們必須每次都這么做嗎？如果不同數(shù)據(jù)間不需要非常復(fù)雜的關(guān)系，而只存儲一個鍵映射就足夠了呢？我們是不是可以不用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫了？

Redis作為中央數(shù)據(jù)存儲

如前所述，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)是一致性和持久性。如果我們不需要數(shù)據(jù)之間的關(guān)系映射，那么它將只保留持久性。有很多NoSQL數(shù)據(jù)庫提供鍵映射存儲，但我們可以直接使用Redis。

Redis持久化

Redis有兩種持久化模型：RDB和AOF。

RDB在指定的時間間隔保存數(shù)據(jù)快照。它們非常適合快速恢復(fù)備份。RDB最大化了Redis的性能，因?yàn)楦高M(jìn)程所做的唯一工作就是fork創(chuàng)建快照的子進(jìn)程。

但是由于RDB在一定時間間隔執(zhí)行計(jì)劃，如果你無法承受丟失一些數(shù)據(jù)，那么這就不是一個好的選擇。fork是一個高成本的操作，不能在每次數(shù)據(jù)變化都進(jìn)行fork，因此可能會出現(xiàn)最近的數(shù)據(jù)沒有被保存在快照中的情況。

AOF是一個不同的持久化模型。它是由一個只能追加的文件組成，只在其中添加所有數(shù)據(jù)。它更持久，因?yàn)閒sync策略通常比整個RDB更有計(jì)劃性。由于該文件僅用于追加，因此數(shù)據(jù)是不可更改的。即使在最后一條數(shù)據(jù)沒有完全寫完而出現(xiàn)斷電，也可以很容易的重新斷電前的構(gòu)建狀態(tài)。

但是它也有缺點(diǎn)。第一個是AOF文件通常比RDB更大。另外，如果fsync策略被調(diào)度的太頻繁，舉個例子，在每次寫命令之后，那么性能會大打折扣。在默認(rèn)情況下，fsync每秒運(yùn)行一次。

你應(yīng)該使用哪個？

如果你想要一個類似Postgres提供的安全級別，你將不得不兩種情況都使用。使用RDB可以讓你在重啟后更快的恢復(fù)備份；使用AOF可以避免數(shù)據(jù)丟失。但是如果你能承受一些數(shù)據(jù)損失，那可以只使用RDB。記住，Redis會把它們合并成一個單一的持久化模型。

其他優(yōu)勢

未來是屬于字節(jié)尋址的

由于磁盤旋轉(zhuǎn)在很長一段時間都是持久化單元，所以當(dāng)前的大多數(shù)數(shù)據(jù)庫仍然在適應(yīng)磁盤的旋轉(zhuǎn)方面進(jìn)行優(yōu)化。比如數(shù)據(jù)定位，以減少磁盤旋轉(zhuǎn)滯后，甚至選擇了專門的格式，將索引放在了盤片的特定部分。但是這些優(yōu)化對于當(dāng)前的技術(shù)，比如SSD，是沒有意義的。Redis存儲數(shù)據(jù)是為字節(jié)尋址優(yōu)化的。未來是屬于字節(jié)尋址的，而Redis已經(jīng)在那里了。

可伸縮性和高可用性

Redis提供了不同的方式來實(shí)現(xiàn)伸縮性和高可用性。

你可以在不同的Redis節(jié)點(diǎn)上分割數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)水平的可擴(kuò)展性。分片將減輕單個實(shí)例的負(fù)擔(dān)，你將受益于多核和計(jì)算能力。但是你應(yīng)該知道分片的局限性，因?yàn)椴荒苤С侄噫I操作和事務(wù)。

通過復(fù)制獲得高可用性。主節(jié)點(diǎn)是同步復(fù)制的，可以免受節(jié)點(diǎn)故障，數(shù)據(jù)中心故障和Redis進(jìn)程故障。如果主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，副節(jié)點(diǎn)將會取而代之。在不同的AZ中也有一個副本，這將保護(hù)你免受災(zāi)難時間的影響，比如整個AZ失敗。

如果你打算使用Redis企業(yè)集群，所有的這些對你都是抽象的，你將擁有分片和高可用性，而不需要額外的代碼。你可以通過編碼連接到一個Redis實(shí)例。

復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

Redis不僅可以處理字符串，還可以處理不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如：二進(jìn)制安全字符串，列表，集合，排序集合，位圖，超級日志，流等等。這使得Redis不僅是一個鍵值存儲，更是一個完整的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器。

不是銀彈

一切聽起來都非常棒，但是作為一個事實(shí)，沒什么東西是銀彈，Redis也不是。主要的缺點(diǎn)是所有的數(shù)據(jù)都應(yīng)該裝進(jìn)內(nèi)存中。這使Redis適合那些有足夠內(nèi)存進(jìn)行存儲的數(shù)據(jù)。如果沒有，那就必須將數(shù)據(jù)拆分。但是你會失去一下保證，如事務(wù)，管道，或發(fā)布/訂閱。

結(jié)論

在很長一段時間里，Redis被認(rèn)為只是一個緩存。一個非常好的分布式緩存，但仍然只是一個應(yīng)用程序和主數(shù)據(jù)庫之間的緩存。正如你所看到的，Redis不僅僅是一個緩存，它試圖擺脫這個誤解。Redis不是一個緩存，它是一個分布式數(shù)據(jù)存儲。它可以以線程安全模式以令人難以置信的速度處理不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并為數(shù)據(jù)持久性提供了不同的機(jī)制。

考慮到所有這些，即使Redis被非常成功地用作緩存，它還是可以做更多的事情。如果你不需要一些像關(guān)系數(shù)據(jù)和高存儲的SQL屬性，為什么你要在應(yīng)用程序中創(chuàng)建一個復(fù)雜的三層系統(tǒng)？Redis作為緩存和還是數(shù)據(jù)庫?在這些情況下，你可以只使用Redis作為主要的持久層。

原文鏈接:https://dzone.com/articles/redis-is-not-just-a-cache

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