作者沈天真·2020-12-20 22:00

售前支持·IPS

需要更大的 L3 cache？需要降低 cache miss ？ Redis 运行的最佳平台---- K1 Power

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# Redis

Redis（Remote Dictionary Server )，即远程字典服务，是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

Redis的作者，叫Salvatore Sanfilippo，来自意大利的西西里岛，居住在卡塔尼亚。

# Redis的特点

ü   内存数据库，速度快，也支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

ü   Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。

ü   Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

ü   支持事务。

# Redis的优势

ü   性能极高 – Redis读的速度是110000次/s, 写的速度是81000次/s 。

ü   丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。

ü   原子 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。（事务）

ü   丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

# Redis与其他key-value存储有什么不同？

ü   Redis有着更为复杂的数据结构并且提供对他们的原子性操作，这是一个不同于其他数据库的进化路径。Redis的数据类型都是基于基本数据结构的同时对程序员透明，无需进行额外的抽象。

ü  Redis运行在内存中但是可以持久化到磁盘，所以在对不同数据集进行高速读写时需要权衡内存，因为数据量不能大于硬件内存。在内存数据库方面的另一个优点是，相比在磁盘上相同的复杂的数据结构，在内存中操作起来非常简单，这样Redis可以做很多内部复杂性很强的事情。同时，在磁盘格式方面他们是紧凑的以追加的方式产生的，因为他们并不需要进行随机访问。

# 缓存穿透

如果在请求数据时，在缓存层和数据库层都没有找到符合条件的数据，也就是说，在缓存层和数据库层都没有命中数据，那么，这种情况就叫作缓存穿透。
![](/home/attachment/202012/20/1240237_160847207276384.png)

造成缓存穿透的主要原因就是：查询某个Key对应的数据，Redis缓存中没有相应的数据，则直接到数据库中查询。数据库中也不存在要查询的数据，则数据库会返回空，而Redis也不会缓存这个空结果。这就造成每次通过这样的Key去查询数据都会直接到数据库中查询，Redis不会缓存空结果。这就造成了缓存穿透的问题。

# 缓存击穿

如果缓存中的数据在某个时刻批量过期，导致大部分用户的请求都会直接落在数据库上，这种现象就叫作缓存击穿。

![](/home/attachment/202012/20/1240237_160847208948374.png)

# 缓存雪崩

如果在某一时刻缓存集中失效，或者缓存系统出现故障，所有的并发流量就会直接到达数据库。数据存储层的调用量就会暴增，用不了多长时间，数据库就会被大流量压垮，这种级联式的服务故障，就叫作缓存雪崩。

![](/home/attachment/202012/20/1240237_160847211362846.png)

# Redis Cluster

Redis有三种集群方式：主从复制，哨兵模式和集群。

## 主从复制

优点：

ü   支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离

ü   为了分载Master的读操作压力，Slave服务器可以为客户端提供只读操作的服务，写服务仍然必须由Master来完成

ü   Slave同样可以接受其它Slaves的连接和同步请求，这样可以有效的分载Master的同步压力。

ü   Master Server是以非阻塞的方式为Slaves提供服务。所以在Master-Slave同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求。

ü   Slave Server同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据

缺点：

ü   Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。

ü   主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。

ü   Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

## 哨兵模式

优点：

ü   哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。

ü   主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。

缺点：

ü   Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

## Redis-Cluster

Redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用，读写分离 ，但是在这种模式下每台Redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存，所以在redis3.0上加入了cluster模式，实现的Redis的分布式存储，也就是说每台Redis节点上存储不同的内容。

ü   所有的Redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。

ü   节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。

ü   客户端与Redis节点直连,不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。

# Redis on K1 Power 安装

以K1 Power+Centos 7.8举例，直接从源码编译安装即可。

$ wget https://download.redis.io/releases/redis-6.0.9.tar.gz

$ tar xzf redis-6.0.9.tar.gz

$ cd redis-6.0.9

$ make

直接启动即可；复杂的如 Redis-Cluster 的部署，这里不再赘述，网上相关文章很多。

ps -ef|grep redis

root      98586  96204  0 21:13 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis

root     104611      1  0 Dec11 ?        00:21:27 redis-server /etc/redis/redis.conf

# Redis on K1 Power 优势

## SMT (Simultaneous Multi Thread 并发多线程)

Redis 是高并发，低延迟，线程安全的key-value数据库，K1 Power独有的SMT（并发多线程）技术，能够在2路服务器上最高提供 2socket*22core/socket*4threads/core=176threads 即176个线程，可以支撑更多的连接数，降低响应延迟。

## 超大L3缓存

K1 Power每物理核的L3 cache大小为5MB，一个socket的L3 cache 大小为110MB ,相比较x86 通常是30MB的L3 cache 大小， 使用K1 Power，很显然可以将3倍容量的数据缓存在 L3 cache 中，从而提高cache 命中率，降低延迟。

## 内存带宽

Redis 是内存数据库，K1 Power相比较x86 近2倍的内存带宽优势，可以大幅提高Redis的性能。

如果有兴趣实际体验，可以私信。

参考链接：

https://xie.infoq.cn/article/39495c2d568aca1d6db5c9c50

https://zhuanlan.zhihu.com/p/145186839

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