加速網站存取的殺手級應用：Redis記憶體資料庫實戰訣竅大公開

由於近幾年來Web 2.0網站與社群網站盛行，於是開始出現採用如NoSQL資料庫解決網站的資料流量急速增漲的問題，並且NoSQL資料庫具備水平擴充能力，只要增加新的伺服器節點，就能夠不斷擴充資料庫的容量。

曾義峰認為，像Redis這種記憶體式資料庫，主要的功能除了提供快取外，還可額外提供運算處理，所以非常適合輔助關聯式資料庫。以他實際的應用方式，全部資料還是放在資料庫，真正需要加快速度的資料或額外特別的處理時，也會放一份在 Redis 處理。

回顧Redis發展，直到最近才釋出的3.0版，加入了使用者期待已久的叢集（Cluster）功能，讓Redis進入另一個開發階段。因此，在官方還沒有叢集模組之前，就有第三方的外掛產品，例如Twitter自行開發的Twemproxy、以及中國廠商推出的Codis、Cerberus等解決相關需求。

較於同為NoSQL記憶體資料庫的Memcached，Redis 通常只會使用處理器的單一執行緒，若真的想要利用多核處理器，曾義峰建議，在建置上可以採多個 Redis 實例（Instance），以充分應用CPU硬體資源，但設定及操作上有許多需要注意之處，效果有好有壞。Redis使用jemalloc及tcmalloc模式降低記憶體碎片化的情況，而不採用Free-list或其他方法，是為了維持其簡單、單純、較有效率的設計原則，相較之下，Memcached採用預先分配的方式，雖然較能有效降低記憶體碎片化問題，卻會帶來浪費空間的情況。

Redis雖然只支援單一處理器單一執行緒，然而還是有變通的方法可以充分使用硬體效能，就是同時執行多個Redis程式。曾義峰表示，實務上一個Redis，通常還要再保留一個執行緒給它的外掛使用，故雖然最多可以執行與處理器執行緒同樣的數量，仍建議最大開啟Redis的數量為執行緒的一半。

而Redis的長處，在於提供豐富的資料型態操作，例如Hashs、Lists、Sets、Sorted Sets、HyperLogLog等，並內建複寫（replication）與叢集功能，以及能夠直接就地更新作業的特性。

Memcached與Redis有許多的架構上的差異，例如Memcached支援多個處理器核心和執行緖，較能充分利用現代處理器的效能，並且採用預先分配的記憶體池零碎空間，減少記憶碎片，而使得實際的記憶體使用量較Redis要少，以及記憶體分配壓力也同時減少。

Memcached支援處理器的多執行緒，因此較能善用現代處理器多核心與多執行緒的效能。這件事情因為Redis只會使用單一執行緒的資源，變成了優點。

以曾義峰自身的使用經驗，Redis與Memcached各有其長處，以數據量做分界，在10KB以下，或是10MB以上，Redis的效能比Memcached的表現來得要好。

但是，基於Memcached沒有像Redis提供的硬碟持久化機制，無法防止雪崩效應（Thundering herd），因此曾義峰在業務場景有此需要時，會建議捨棄 Memcached 轉用 Redis。

他也拿Redis與另一套新興的記憶體資料庫軟體AeroSpike相較，AeroSpike雖然針對多核心處理器最佳化，並且同時能夠使用記憶體與固態硬碟為資料庫的存放空間等優點，然而，目前卻有容易資料丟失，以及有時候服務中斷的情況。

新興的記憶體式資料庫AeroSpike，相較於Redis而言，除了完全針對現在的軟硬體設計，並可避免圖中Redis再次寫入AOF文件時，效能會突然降低（綠色線波谷處）的「效能抖動」情況。

現行的 Redis 在處理 Session 場景下並非相當適合。例如經由演算法抽樣，刪除舊數據，卻有可能因為抽樣出來的是很新的數據，使得使用者提前被登出，而且，網站管理員必須透過使用者的回報，才會知道這個情況。曾義峰提出了相當多的Redis使用與設定技巧，我們覺得他所提出的技巧，對於計畫要採用Redis的網頁工程師會相當有幫助，例如他提到在建置時裝在那一套Linux系統上會比較好，如果改以VM建置，也會影響效能，還有假如Redis的記憶體設定值太高，有可能演變成記憶體使用量超過實體記憶體，造成作業系統強制關掉Redis的情況，而這些設定細節在上線的網站中，都需要特別留意。

雖然曾義峰分析Memcached與AeroSpike有嚴重的缺點，因此，他本次主要與我們分享Redis的使用技巧，但他也表示，沒有最好的記憶體資料庫軟體，只有適合自己的，事實上有些情況他也會採用Memcached或AeroSpike，最好以自家網頁加速需求，決定存放資料庫的容器，再選擇使用的記憶體資料庫軟體。