Hurtigbufferløsninger er essensielle for å øke hastigheten og ytelsen til applikasjoner. Når man utforsker alternativer for hurtigbuffer, fremstår Redis og Memcached som to av de mest populære valgene.
Men hvordan bestemmer man seg for den beste løsningen når man sammenligner Redis med Memcached? Denne veiledningen gir innsikt i funksjonene til begge systemene for å hjelpe deg med å ta et informert valg.
Enten målet er å øke applikasjonens hastighet, redusere belastningen på databasen eller skalere systemet på en smidig måte, er det viktig å forstå hvordan hurtigbuffer fungerer.
Selv om både Redis og Memcached kan brukes som hurtigbufferløsninger for applikasjoner, har de forskjellige egenskaper. Begge tilbyr svært lave forsinkelser og høy ytelse, men de skiller seg i funksjoner som støtte for datastrukturer og lagring.
Før vi går nærmere inn på Redis og Memcached, la oss se nærmere på hva hurtigbuffer egentlig er.
Hva er hurtigbuffer, og hvorfor er det nødvendig?
Hver gang en operasjon utføres i en applikasjon, bruker den ressurser fra systemet. Dette kan være prosessorkraft når en CPU-intensiv oppgave utføres, eller nettverksressurser når data hentes fra en fil eller database.
Systemets ytelse kan bli påvirket hvis den samme ressurskrevende oppgaven gjentas flere ganger. Tenk deg et scenario der data hentes fra en database med en kompleks spørring. Dette vil ikke bare ta tid, men det vil også belaste databasen unødvendig.
Anta at resultatet av spørringen ikke endres mellom to påfølgende forespørsler. Likevel vil den samme ressurskrevende spørringen bli utført hver gang dataene er nødvendig. Hva om det fantes en bedre løsning? Det er her hurtigbuffer kommer inn i bildet.
Hovedprinsippet bak hurtigbuffer er å lagre ofte brukte data i et høyhastighetsminne. Dette gjør det raskt å hente dataene når de etterspørres igjen. Dermed unngår man å gjenta ressurskrevende operasjoner som database-spørringer eller komplekse beregninger. Dette fører til bedre systemytelse, effektivitet og raskere respons.
Her er fordelene med å bruke hurtigbuffer:
- Reduserte ventetider.
- Raskere innlasting og respons for nettsider og applikasjoner.
- Redusert unødvendig ressursbruk.
- Mindre belastning på backend-servere.
- Beskyttelse av databasen mot tunge, repeterende spørringer.
Redis: En oversikt
Redis er en åpen kildekode-datalagringsløsning som opererer i minnet. Data lagres i form av nøkkel-verdi-par. I tillegg til hurtigbuffer kan Redis brukes som database, meldingsformidler eller køsystem.
Fordi Redis kjører i minnet, får man responstider på under et millisekund. Det er mye raskere å hente data fra minnet enn fra en disk. Dette gir svært høy ytelse og mange les- og skriveoperasjoner per sekund.
Når man sammenligner Redis med Memcached, ser man at Redis støtter et bredere spekter av datastrukturer. Man kan lagre tekst eller binærdata som strenger (maks 512 MB). For å lagre objekter, kan man bruke felt-verdi-par kalt Hashes. Hvis man trenger å lagre samlinger av strenger, kan man bruke lister, sett eller sorterte sett.
Det finnes klientbiblioteker for de fleste store programmeringsspråk, som Java, Python, Go, Node.js, C# og .Net. I tillegg følger et innebygd kommandolinjeverktøy kalt `redis-cli` med Redis. Dette verktøyet lar deg raskt verifisere at Redis-serveren fungerer som den skal. Man kan også sende kommandoer for å lese, skrive og endre data.
Fordeler med Redis
- Redis er åpen kildekode og gratis tilgjengelig.
- Offisielle klientbiblioteker er tilgjengelig for mange programmeringsspråk.
- Kan brukes som hurtigbuffer, meldingsformidler, database eller køsystem.
- Tilbyr svært høy ytelse med forsinkelser på under et millisekund.
- Støtter flere innebygde datastrukturer som strenger, lister, sett og sorterte sett.
- Har høy tilgjengelighet og skalerbarhet med primær-replika-arkitektur.
La oss nå se nærmere på Memcached.
Memcached: En oversikt
Memcached er et gratis, åpen kildekode distribuert minnebasert hurtigbuffersystem. Det leverer svært høy ytelse. Det fungerer som et nøkkel-verdi-lager for små mengder vilkårlig data. Før vi sammenligner Redis med Memcached, la oss se på hvordan Memcached fungerer.
Minnet i et datasystem er ikke jevnt fordelt. Ledig minne finnes i tilfeldige biter av ulik størrelse. Memcached lar deg få tilgang til tilgjengelig minne fra forskjellige deler av systemet. På denne måten kan man bruke minne der det er ledig og fordele det dit det er behov.
Siden det er et enkelt nøkkel-verdi-lager, forstår ikke Memcached-serverne hva dataene representerer. Man lagrer rå, forhåndsserialiserte data sammen med en nøkkel, en utløpstid og valgfrie flagg. Det er ingen støtte for innebygde datastrukturer.
I motsetning til Redis, kommuniserer ikke Memcached-serverne med hverandre. Det er ingen synkronisering, replikering eller distribusjon av data. Dette gjør cache-tilgjengelighet og ugyldiggjøring enklere. Som klient sletter man eller overskriver data direkte på serveren som eier den.
På grunn av den enkle arkitekturen, leverer Memcached svært høy ytelse. På en rask maskin med høyhastighetsnettverk kan Memcached enkelt håndtere 200 000+ forespørsler per sekund.
Fordeler med Memcached
- Raskere datagjenoppretting i forhold til tradisjonelle disker på grunn av minnebruk.
- API-er er tilgjengelig for de fleste populære programmeringsspråk.
- Reduserer behovet for gjentatte dataoppslag ved å mellomlagre resultater.
- Kan lagre databaseresultater, API-svar eller gjengitte nettsider.
- Hjelper med å utnytte fragmentert minne.
- Bruker minst nylig brukt (LRU) caching, og elementer utløper etter en bestemt tid.
- Man kan bygge egne abstraksjoner på toppen av Memcached.
Nå skal vi utforske forskjellene mellom Redis og Memcached.
Redis vs. Memcached: Sammenligningstabell
| Funksjoner | Redis | Memcached |
| Datastrukturer | Støtter innebygde datastrukturer som strenger, lister, sett og sorterte sett. | Ingen støtte for innebygde datastrukturer. Rå, forhåndsserialiserte data lagres. |
| Datastørrelse | Kan lagre verdier opptil 512 MB. | Kan lagre verdier opptil 1 MB. |
| Disk-lagring | Støtter disk-lagring ved hjelp av Redis Database File (RDB) eller Append-Only Files (AOF). | Ingen egen støtte for skriving til disk. Tredjepartsverktøy som libmemcached-verktøy er tilgjengelig. |
| Trådhåndtering | Enkeltrådet. | Flertrådet. |
| Replikering | Har en primær-replika arkitektur som gir replikering. | Støtter ikke replikering. |
| Cache-håndtering | Bruker minst nylig brukt (LRU) policy for cache-håndtering. Andre policyer kan konfigureres. | Bruker minst nylig brukt (LRU) policy for cache-håndtering. |
| Programmeringsspråk | Støtter de fleste større programmeringsspråk. | Støtter de fleste større programmeringsspråk. |
La oss nå se på noen eksempler på bruk av Redis og Memcached.
Brukstilfeller for Redis og Memcached
#1. E-handel i stor skala: Shopify
Shopify er en e-handelsplattform som lar deg lage en nettbutikk. På det meste håndterer Shopify 80 000 forespørsler per sekund og betjener 600 000 selgere. Å håndtere en slik trafikk med minimale forsinkelser er en utfordring.
For å løse dette bruker Shopify både Memcached og Redis. Kjernen av Shopifys arkitektur består av MySQL som database, Memcached som nøkkel-verdi-lager og Redis for køsystemer. Det er ikke alltid nødvendig å velge mellom Redis og Memcached, man kan bruke begge i samme arkitektur.
I en e-handelsplattform er det mye statisk data som ikke endres ofte, som produktbilder, beskrivelser og butikkinformasjon. Istedenfor å spørre etter denne informasjonen for hver forespørsel, kan man lagre den i et nøkkel-verdi-lager. Dette gir et raskere system og forbedret ytelse.
Bruk av en hurtigbufferløsning som Memcached for å levere statisk innhold reduserer belastningen på backend-serverne og databasene.
#2. Distribuert hurtigbuffer for applikasjonsdata: Pinterest
Pinterest er en plattform for inspirasjon og ideer. Hver forespørsel går gjennom flere tjenester og en stor mengde beregninger, inkludert visning av pinner og anbefalinger.
For å beskytte backend-tjenester og unngå gjentatte beregninger bruker Pinterest et distribuert cache-lag som lagrer resultatene av repeterende beregninger. Dette reduserer antall forespørsler som går til de ressurskrevende tjenestene og databasene. Pinterests cache-lag består av tusenvis av maskiner og betjener mer enn 150 millioner forespørsler per sekund.
Pinterest bruker Memcached og mcrouter som grunnlag for sitt cache-lag. Memcached er svært effektiv på grunn av sin asynkrone, hendelsesdrevne natur og flertrådede prosessering. Med sin enkle arkitektur kan man bygge egne abstraksjoner og skalere horisontalt. Dette er slik Pinterest håndterer sin trafikk.
#3. Håndtering av datasikkerhet i stor skala: CloudSponge
CloudSponge er en SaaS-tjeneste som lar brukere sende invitasjoner, kuponger eller gratulasjonskort. Tjenesten importerer adressebøker slik at brukerne slipper å skrive inn kontaktinformasjon manuelt.
CloudSponge behandler nesten to billioner e-postadresser per år. Sikkerhet er avgjørende, da enhver sårbarhet kan gi hackere muligheten til å stjele data.
Redis kan brukes til mer enn bare hurtigbuffer. CloudSponge bruker Redis til å lagre kontaktdata i minnet. Dataene oppbevares kun så lenge kundene trenger dem, og slettes etterpå. Ingen data lagres permanent på disken, selv om Redis gir den muligheten.
#4. Andre vanlige bruksområder for hurtigbufferløsninger
Her er noen andre vanlige scenarioer der hurtigbufferløsninger brukes:
❇️ Chatmeldingssystemer
I et chatmeldingssystem er hurtigbuffer en viktig komponent. Man kan lagre ofte brukte data som brukerprofiler, kontaktlister og nylige meldinger. Dette reduserer belastningen på databasen og øker systemets responstid.
Sanntidsfunksjoner som skriveindikatorer og tilstedeværelsesvarsler nyter også godt av hurtigbuffer. Med en distribuert cache kan man skalere backend-serverne uten å måtte skalere opp cachene.
❇️ Stedstjenester
Posisjonsbaserte tjenester som estimering av avstand, ankomsttider og anbefalinger i nærheten er avhengig av hurtigbuffer som er tilpasset posisjonsdata. Stedsdata lagres i form av en geospatial indeks.
En geospatial indeks gjør det mulig å lagre plasseringen til ethvert objekt i datalageret. Redis har innebygget støtte for geospatiale indekser. Informasjonen kan deles effektivt i sanntid fordi den hentes fra minnet.
❇️ Sanntidsanalyse
Nettspill er en stor industri. Spillere av co-op-mobilspill eller fantasy-sports-apper er avhengig av forsinkelser på under et sekund for å ta beslutninger eller gjøre endringer.
Ved å bruke hurtigbuffer kan man oppnå sanntidsanalyse, for eksempel ved å oppdatere en ledertavle. For apper som fantasysport kan man lagre spillerstatistikk og informasjon i cache-laget for å øke applikasjonens ytelse.
Hvilken bør du velge?
Redis er et allsidig alternativ med støtte for ulike datastrukturer. Dette gjør den egnet for applikasjoner som krever mer enn bare grunnleggende hurtigbuffer. Med sine responstider på under et millisekund, høy gjennomstrømning og klientbiblioteker for de fleste programmeringsspråk, er den et sterkt alternativ for systemer som trenger både fart og fleksibilitet. Den har også støtte for å lagre data på disk.
Memcached er et utmerket valg når det gjelder enkelhet og rask hurtigbuffer. Den er ideell for caching av rå, forhåndsserialisert data. Den utnytter tilgjengelig minne effektivt i hele systemet. Den enkle arkitekturen gir svært høy ytelse, spesielt på raske maskiner med høyhastighetsnettverk.
For å velge riktig mellom Redis og Memcached må man vurdere faktorer som applikasjonens kompleksitet, datastrukturbehov og skalerbarhetsbehov. Redis er et godt valg når man trenger forskjellige datastrukturer og avanserte funksjoner, mens Memcached gir lavest forsinkelse og høyest gjennomstrømning i enkle scenarier for høyytelses-caching.
Valget mellom Redis og Memcached bør være basert på prosjektets spesifikke mål og begrensninger. Noen ganger er hurtigbuffer for applikasjonsdata ikke tilstrekkelig.
Neste steg kan være å se på hvordan man setter opp en lokal DNS-bufferserver på Linux.