在云端使用 Redis? 以下是你应该知道的十件事

很难大规模操作有状态的分布式系统，redis 也不例外。托管数据库通过承担大部分繁重工作使生活变得更轻松。但是您仍然需要一个健全的架构并在服务器（Redis）和客户端（应用程序）上应用最佳实践。

本博客涵盖了一系列与 Redis 相关的最佳实践、提示和技巧，包括集群可扩展性、客户端配置、集成、指标等。虽然我会不时引用Amazon MemoryDB和ElastiCache for Redis，但大多数（如果不是全部） ) 一般适用于 Redis 集群。

无论如何，这并不意味着是一个详尽的清单。我只是选择了十，因为它是一个不错的、有益健康的数字！

让我们深入了解一下您在扩展 Redis 集群方面有哪些选择。

1. 可扩展性选项

您可以放大或缩小：

扩展（垂直）- 您可以增加单个节点/实例的容量，例如从Amazon EC2db.r6g.xlarge类型升级到db.r6g.2xlarge

Scaling Out (Horizontal) - 您可以向集群添加更多节点

向外扩展的需求可能是由几个原因驱动的。

如果您需要处理读取繁重的工作负载，您可以选择添加更多副本节点。这适用于 Redis 集群设置（如MemoryDB）或非集群主副本模式，例如ElastiCache with cluster mode disabled的情况。

如果您想增加写入容量，您会发现自己受到主副本模式的限制，应该选择基于 Redis 集群的设置。您可以增加集群中的分片数量 - 这是因为只有主节点可以接受写入，并且每个分片只能有一个主节点。

这还具有增加整体高可用性的额外好处。

图 1：Redis（已禁用集群模式）和 Redis（已启用集群模式）集群 – ElastiCache for Redis 文档

2. 扩展集群后，最好使用这些副本！

大多数 Redis 集群客户端（包括 ）的默认行为redis-cli是将所有读取重定向到主节点。如果您添加了只读副本来扩展读取流量，它们将处于空闲状态！

您需要切换到READONLY模式以确保副本处理所有读取请求，而不仅仅是被动参与者。确保正确配置您的 Redis 客户端 - 这将因客户端和编程语言而异。

例如，在Go Redis 客户端中，您可以设置ReadOnly为true：

client := redis.NewClusterClient(

&redis.ClusterOptions{

Addrs: []string{clusterEndpoint},

ReadOnly: true,

//..other options

})

为了进一步优化，您还可以使用RouteByLatency或RouteRandomly，这两个都自动开启ReadOnly模式。

您可以参考JAVA 客户端（例如 Lettuce）的工作原理

3. 使用只读副本时要注意一致性特征

您的应用程序有可能从副本中读取过时的数据——这就是最终一致性。由于主副本节点复制是异步的，因此您发送到主节点的写入器可能尚未反映在只读副本中。当您拥有大量只读副本（尤其是跨多个可用区）时，可能会出现这种情况。如果这对您的用例来说是不可接受的，那么您也必须求助于使用主节点进行读取。

MemoryDB 或 ElastiCache for Redis 中的ReplicationLag 指标可用于检查副本在应用来自主节点的更改方面落后多长时间（以秒为单位）。

那么强一致性呢？

在这种情况下MemoryDB，来自主节点的读取是强一致的。这是因为客户端应用程序仅在写入（到主节点）写入持久多可用区事务日志后才会收到成功的写入确认。

4. 请记住，您可以影响密钥在 Redis 集群中的分布方式

Redis 没有使用一致性哈希（像许多其他分布式数据库一样），而是使用哈希槽的概念。总共有16384槽，为集群中的每个主节点分配一定范围的哈希槽，每个键属于特定的哈希槽（从而分配给特定节点）。如果键属于不同的哈希槽，则在 Redis 集群上执行的多键操作将无法进行。

但是，您并非完全受集群的支配！可以通过使用hashtags来影响键的位置。因此，您可以确保特定键具有相同的哈希槽。例如，如果您将客户 ID 的订单存储42在HASHnamedcustomer:42:orders中，并将客户资料信息存储在 中customer:42:profile，您可以使用花括号{}来定义将被散列的特定子字符串。在这种情况下，我们的键是{customer:42}:orders和{customer:42}:profile-{customer:42}现在驱动哈希槽的放置。现在我们可以确信这两个键都在同一个哈希槽中（因此是同一个节点）。

5. 您是否考虑过缩小（后退）？

您的应用程序很成功，它有很多用户和流量。你扩展了集群，事情仍然很顺利。惊人的！

但是，如果您需要缩减规模怎么办？

在执行此操作之前，您需要注意一些事项：

每个节点上是否有足够的可用内存？

这可以在非高峰时段进行吗？

它将如何影响您的客户端应用程序？

在此阶段您可以监控哪些指标？（例如CPUUtilization，CurrConnections等等）

请参阅MemoryDb for Redis 文档中的一些最佳实践，以更好地规划扩展。

6. 当事情出错时......

面对现实吧，失败是令人羡慕的。重要的是你是否为他们做好了准备。对于您的 Redis 集群，需要考虑以下几点：

您是否测试过您的应用程序/服务在遇到故障时的行为？如果没有，请做！借助 MemoryDB 和 ElastiCache for Redis，您可以利用故障转移 API模拟主节点故障并触发故障转移。

你有副本节点吗？如果您只有一个带有单个主节点的分片，那么如果该节点发生故障，您肯定会停机。

你有多个分片吗？如果您只有一个分片（主分片和副本分片），则在该分片的主节点故障的情况下，集群将无法接受任何写入。

您的分片是否跨越多个可用区？如果您有跨多个 AZ 的分片，您将更好地准备应对 AZ 故障。

在所有情况下，MemoryDB确保在节点更换或故障转移期间不会丢失数据

7. 无法连接Redis，求助！

Tl;DR：可能是网络/安全配置

这是一直困扰人们的事情！使用MemoryDB和ElastiCache，您的Redis 节点位于 VPC 中。如果您将客户端应用程序部署到AWS Lambda、EKS、ECS、App Runner等计算服务，则需要确保您拥有正确的配置 - 特别是在 VPC 和安全组方面。

这可能因您使用的计算平台而异。例如，您如何配置 Lambda 函数以访问 VPC 中的资源与 App Runner 的操作方式（通过VPC 连接器）甚至 EKS（尽管从概念上讲，它们是相同的）略有不同。

8. Redis 6 自带访问控制列表 - 使用它们！

没有理由不对 Redis 集群应用身份验证（用户名/密码）和授权（基于 ACL 的权限）。MemoryDB符合 Redis 6 并支持 ACL。但是，为了符合较旧的 Redis 版本，它为每个帐户配置一个默认用户（使用用户名default）和一个名为 的不可变 ACL open-access。如果您创建MemoryDB集群并将其与此 ACL 关联：

客户端无需身份验证即可连接

客户端可以在任何键上执行任何命令（也没有权限或授权）

作为最佳实践：

定义显式 ACL

添加用户（连同密码），以及

根据您的安全要求配置访问字符串。

您应该监控身份验证失败。例如，MemoryDB 中的AuthenticationFailures指标为您提供失败的身份验证尝试总数 - 对此设置警报以检测未经授权的访问尝试。

不要忘记周边安全

如果您已经TLS在服务器上进行了配置，请不要忘记在您的客户端中也使用它！例如，使用 Go Redis：

client := redis.NewClusterClient(

&redis.ClusterOptions{

Addrs: []string{clusterEndpoint},

TLSConfig: &tls.Config{MaxVersion: tls.VersionTLS12},

//..other options

})

不使用它可能会给你的错误不够明显（例如泛型i/o timeout）并使事情难以调试 - 这是你需要小心的事情。

9.有些事情你不能做

作为托管数据库服务，MemoryDB或ElastiCache 限制对某些 Redis 命令的访问。例如，您不能使用与CLUSTER相关的命令的子集，因为集群管理（规模、分片等）由服务本身承担。

但是，在某些情况下，您可能会找到替代方案。以监控运行缓慢的查询为例。虽然您无法latency-monitor-threshold使用CONFIG SET进行配置，但您可以slowlog-log-slower-than在参数组中设置设置，然后使用slowlog get它进行比较。

10.使用连接池

您的 Redis 服务器节点（即使是功能强大的节点）资源有限。其中之一是能够支持一定数量的并发连接。大多数 Redis 客户端都提供连接池作为有效管理与 Redis 服务器的连接的一种方式。重用连接不仅有利于您的 Redis 服务器，而且由于开销减少，客户端性能也得到了提高——这在大容量场景中至关重要。

ElastiCache 提供了一些您可以跟踪的指标：

CurrConnections：客户端连接数（不包括只读副本）

NewConnections：特定时间段内服务器接受的连接总数。

11.（奖励）使用适当的连接模式

这一点很明显，但我还是要说出来，因为这是我目睹人们犯的最常见的“入门”错误之一。

您在客户端应用程序中使用的连接模式取决于您是使用独立的 Redis 设置还是 Redis 集群（很可能）。大多数 Redis 客户端对它们进行了明确的区分。例如，如果您使用启用了集群模式的Go Redis 客户端MemoryDB），则Elasticache需要使用NewClusterClient（而不是NewClient）：

redis.NewClusterClient(&redis.ClusterOptions{//....})

有趣的是，有一个更加灵活的 UniversalClient 选项（在撰写本文时，这是在 Go Redis v9 中）

如果你没有使用正确的连接模式，你会得到一个错误。但有时，根本原因会隐藏在一般错误消息的后面——因此您需要保持警惕。

结论

您所做的架构选择最终将取决于您的特定需求。我鼓励您浏览以下博客文章，以更深入地了解 MemoryDB 和 ElastiCache for Redis 的性能特征，以及它们如何影响设计解决方案的方式：

优化 Amazon ElastiCache 和 MemoryDB 的 Redis 客户端性能

最佳实践：Redis 客户端和适用于 Redis 的 Amazon ElastiCache

测量 Amazon MemoryDB for Redis 的数据库性能

随意分享您的 Redis 提示、技巧和建议。在那之前，快乐的建筑！