Что такое Redis и зачем он нужен?
Статья также доступна на украинском (перейти к просмотру).
Redis (сокращенно от REmote DIctionary Server) является одной из самых популярных открытых систем управления данными типа ключ-значения. Эта система используется для различных задач и имеет множество приложений благодаря своей быстроте и надежности. Рассмотрим, что такое Redis, для чего он используется и какие основные функции предоставляет.
Redis является открытой системой управления данными, разработанной в 2009 году Сальватором Санфилиппо. Основная идея состоит в том, чтобы предоставить быстрый интерфейс для работы с данными. Каждый ключ связан с определенным значением, и эти данные хранятся в памяти компьютера, что позволяет получать доступ к ним очень быстро.
Redis позиционируется как сервер кэширования, но его возможности выходят за рамки этой роли. Его можно использовать как базу данных, систему сообщений, рабочую память для других приложений и даже как координатор для распределенных систем.
Зачем используется Redis?
Систему применяют в разных областях благодаря уникальным возможностям. Рассмотрим некоторые из популярных сценариев использования
Кэширование
Redis подходит для реализации инвентарного кэширования в памяти с высокой доступностью. Он позволяет снизить задержки доступа к данным, увеличить пропускную способность и облегчить нагрузку на реляционную или NoSQL базу данных и приложение. Система может обслуживать запросы к часто запрашиваемым объектам с ответами менее одной миллисекунды и может легко масштабироваться для работы с более высокими нагрузками, не увеличивая затрат на бэкенд. Кэширование результатов запросов в базу данных, постоянных сессий, веб-страниц и часто применяемых объектов (изображений, метаданных, файлов) — популярные примеры использования Redis.
Чат, мессенджеры
Redis поддерживает Pub/Sub с возможностью использования шаблонного сопоставления и различных структур данных: списки, упорядоченные множества и хэши. Это позволяет системе поддерживать высокопроизводительные чат-комнаты, потоки комментариев в реальном времени, стрим социальных медиа и серверное взаимодействие. Структура данных Redis List позволяет легко реализовать очередь. Списки работают надежно и безопасно, и позволяют приложениям ждать новых данных или обрабатывать их в правильном порядке. Это особенно полезно для создания очереди сообщений или циклического перечня данных.
Лидерборды в играх
Redis пользуется популярностью среди разработчиков игр, желающих создать лидерборды в реальном времени. Для этого используют структуру данных Sorted Set, которая придает уникальности элементам и одновременно поддерживает составление рейтингового списка. Создавать список в реальном времени легко, просто обновляя пользовательский бал при каждом изменении. Также можно использовать упорядоченное множество для работы с данными в форме временных рядов с помощью меток времени.
Сохранение сессий
Redis как хранилище данных в памяти с высокой доступностью и постоянством является популярным выбором среди разработчиков приложений. Систему применяют для сохранения и управления данными сессий с целью масштабирования интернет-приложений. Она придает миллисекундную задержку, масштаб и надежность, необходимые для управления данными сессий. Среди них: профили пользователей, учетные данные, состояние сессии и персонализация пользователя.
Стриминг медиа
Redis предлагает быстрое хранилище данных в памяти для мощных сценариев. Систему можно использовать для хранения метаданных профилей пользователей и истории просмотра, информации/токенов аутентификации для миллионов пользователей и файлов манифестов для возможности потоковой передачи видео на миллионы мобильных и десктопных устройств одновременно.
Геопространственные данные
Redis предлагает специализированные встроенные структуры данных и операторы для управления геопространственными данными в реальном времени на большое расстояние и скорость. Команды GEOADD, GEODIST, GEORADIUS и GEORADIUSBYMEMBER для хранения, обработки и анализа геопространственных данных в реальном времени делают процесс легким и быстрым. Можно использовать систему для добавления локализованных функций.
Машинное обучение
Современные приложения, ориентированные на данные, нуждаются в машинном обучении для быстрой обработки массивного объема, разнообразия и скорости данных и автоматизации принятия решений. Для выявления мошенничества в играх и финансовых услугах, процесса выбора в сервисах дейтинга или поездок, возможности обработки живых данных и принятия решений за несколько десятков миллисекунд имеет большое значение. Redis предоставляет быстрое хранилище данных в памяти для разработки, обучения и внедрения моделей машинного обучения.
Аналитика в реальном времени
Redis может использоваться вместе с потоковыми решениями Apache Kafka и Amazon Kinesis, как хранилище данных в памяти для ввода, обработки и анализа данных в реальном времени с задержкой менее одной миллисекунды. Система представляет собой идеальный выбор для сценариев аналитики в реальном времени. Это может быть аналитика социальных медиа, персонализация и Интернет вещей.
Основные функции
Redis предоставляет ряд ключевых функций, которые делают его столь полезным:
-
хранит данные в памяти, что делает доступ к ним очень быстрым;
-
использует простую структуру ключ-значения, упрощающую работу с данными;
-
поддерживает ряд типов данных, среди которых строки, хэши, списки, множества и многие другие;
-
позволяет группировать операции в транзакции для атомарности;
-
поддерживает механизм создания системы обмена сообщениями;
-
может быть развернут в режиме кластера для обеспечения высокой доступности и масштабируемости;
-
имеет механизмы резервного копирования и обновления данных для обеспечения надежности.
Гибкие структуры данных
Redis поддерживает различные структуры данных, что позволяет использовать его для разных типов приложений. В поддерживаемые типы данных в Redis входят:
-
строки – это текстовые или двоичные данные размером до 512 МБ;
-
списки - коллекции строк, упорядоченные в порядке добавления;
-
множества — неупорядоченные коллекции строк, пригодные для работы с операциями пересечения, объединения и сравнения с другими типами множеств;
-
сортированные множества - упорядоченные по значению;
-
хэш-таблицы — структуры данных для хранения списков полей и значений, идеально подходящих для структурирования информации;
-
битовые массивы — тип данных, позволяющий выполнять операции на уровне битов;
-
HyperLogLog – вероятностные структуры данных для оценки количества уникальных элементов в наборе данных;
-
потоки – очереди сообщений со структурой журналов данных;
-
пространственные данные – записи карт на основе долготы/широты для работы с географическими данными;
-
JSON – полуструктурированный объект со вложенной структурой именуемых значений, поддерживающий числа, строки, массивы и другие объекты.
Redis – это мощный инструмент для работы с данными, отличающийся высокой скоростью и надежностью. Его использует множество разработчиков и компаний по всему миру. Неважно, для чего применяется система: кэширование, создание системы сообщений или другой цели, он всегда готов обеспечить быстрый и надежный доступ к данным.