什麼是 Redis？

Redis 是一種快速、開放原始碼的記憶體內鍵值資料結構存放區。Redis 隨附一組多功能的記憶體內資料結構，讓您能夠輕鬆地建立各種自訂應用程式。Redis 主要使用案例包含快取、工作階段管理、發佈/訂閱以及排行榜。

Redis 位於其他資料庫「之前」，目的是建立一套快取系統，減輕 noSQL or RDB 的負擔，並且加速服務。

ref : https://aws.amazon.com/tw/elasticache/what-is-redis/

我們該如何使用它？

上一段曾說道， Redis 是一套鍵值資料結構存放區，我們可以利用 key 來存放資料，在官方文件有提到 Redis 可以儲存各種位元組序列，包括文字內容、序列化後的物件、計數器數值，以及二進位資料陣列。

以 golang 為例

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hashFields := []string{
    "model", "Deimos",
    "brand", "Ergonom",
    "type", "Enduro bikes",
    "price", "4972",
}

res1, err := rdb.HSet(ctx, "bike:1", hashFields).Result()

fmt.Println(res1) // >>> 4

res2, err := rdb.HGet(ctx, "bike:1", "model").Result()

fmt.Println(res2) // >>> Deimos

res3, err := rdb.HGet(ctx, "bike:1", "price").Result()

fmt.Println(res3) // >>> 4972

cmdReturn := rdb.HGetAll(ctx, "bike:1")
res4, err := cmdReturn.Result()

fmt.Println(res4)
// >>> map[brand:Ergonom model:Deimos price:4972 type:Enduro bikes]

type BikeInfo struct {
    Model string `redis:"model"`
    Brand string `redis:"brand"`
    Type  string `redis:"type"`
    Price int    `redis:"price"`
}

var res4a BikeInfo

if err := cmdReturn.Scan(&res4a); err != nil {
    panic(err)
}

fmt.Printf("Model: %v, Brand: %v, Type: %v, Price: $%v\n",
    res4a.Model, res4a.Brand, res4a.Type, res4a.Price)
// >>> Model: Deimos, Brand: Ergonom, Type: Enduro bikes, Price: $4972

hashFields := []string{
    "model", "Deimos",
    "brand", "Ergonom",
    "type", "Enduro bikes",
    "price", "4972",
}

_, err := rdb.HSet(ctx, "bike:1", hashFields).Result()

cmdReturn := rdb.HMGet(ctx, "bike:1", "model", "price")
res5, err := cmdReturn.Result()

fmt.Println(res5) // >>> [Deimos 4972]

type BikeInfo struct {
    Model string `redis:"model"`
    Brand string `redis:"-"`
    Type  string `redis:"-"`
    Price int    `redis:"price"`
}

var res5a BikeInfo

if err := cmdReturn.Scan(&res5a); err != nil {
    panic(err)
}

fmt.Printf("Model: %v, Price: $%v\n", res5a.Model, res5a.Price)
// >>> Model: Deimos, Price: $4972

hashFields := []string{
    "model", "Deimos",
    "brand", "Ergonom",
    "type", "Enduro bikes",
    "price", "4972",
}

_, err := rdb.HSet(ctx, "bike:1", hashFields).Result()

res6, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1", "price", 100).Result()

fmt.Println(res6) // >>> 5072

res7, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1", "price", -100).Result()

fmt.Println(res7) // >>> 4972

res8, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1:stats", "rides", 1).Result()

fmt.Println(res8) // >>> 1

res9, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1:stats", "rides", 1).Result()

fmt.Println(res9) // >>> 2

res10, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1:stats", "rides", 1).Result()

fmt.Println(res10) // >>> 3

res11, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1:stats", "crashes", 1).Result()

fmt.Println(res11) // >>> 1

res12, err := rdb.HIncrBy(ctx, "bike:1:stats", "owners", 1).Result()

fmt.Println(res12) // >>> 1

res13, err := rdb.HGet(ctx, "bike:1:stats", "rides").Result()

fmt.Println(res13) // >>> 3

res14, err := rdb.HMGet(ctx, "bike:1:stats", "crashes", "owners").Result()


fmt.Println(res14) // >>> [1 1]

Document database

….待補

High Available(HA)

為什麼我們需要在乎 HA

  1. 我們需要思考 server 現實中的停機成本以及停機的真實代價
  2. 零容忍停機
  3. 不重視 HA，漸漸會有技術債的產生
  4. 客戶的信賴

在一個具備廣大用戶的服務，我們需要時刻提醒自己我們承受得起沒有 HA 的風險嗎？

回到 redis 本身，redis 本身具備兩種 HA 的機制。

  1. Redis Sentinel
  2. Redis Cluster

Redis Sentinel 本身是一個監控和自動故障轉移系統，專門為 Redis 主從複製架構提供高可用性解決方案。

Redis Sentinel 的核心功能

  • 監控（Monitoring）

持續監控 Redis 主節點和從節點的健康狀態
定期發送 PING 命令檢查節點是否正常回應
追蹤節點的網路連接狀況

  • 通知（Notification）

當 Redis 實例出現故障時，可以透過 API 通知系統管理員
支援腳本通知機制
可整合告警系統

  • 自動故障轉移（Automatic Failover）

當主節點故障時，自動將一個從節點提升為新的主節點
重新配置其他從節點指向新主節點
通知客戶端新的主節點位置

  • 配置提供者（Configuration Provider）

作為客戶端的服務發現機制
客戶端連接到 Sentinel 而非直接連接 Redis
Sentinel 告訴客戶端當前的主節點位置

Redis Sentinel 的工作原理

  • 仲裁機制（Quorum）

需要多個 Sentinel 實例達成共識才能執行故障轉移
防止「腦裂」問題和誤判
通常建議至少部署 3 個 Sentinel 實例

  • 主觀下線 vs 客觀下線

主觀下線（SDOWN）：單個 Sentinel 認為節點故障
客觀下線（ODOWN）：多個 Sentinel 達成共識，確認節點故障

Redis Cluster 的不同

相較於 Sentinel，Redis Cluster 是：

分散式存儲系統

  • 自動將資料分片到多個節點
  • 每個節點只存儲部分資料
  • 使用哈希槽（Hash Slots）進行資料分布

原生高可用

  • 內建故障檢測和自動故障轉移
  • 不需要額外的監控程序
  • 每個主節點可配置多個從節點

水平擴展能力

  • 可以動態增減節點
  • 自動重新分布資料
  • 支援在線擴容

兩種機制的適用場景

選擇 Redis Sentinel 當：

  • 現有單一 Redis 實例需要高可用
  • 資料量不大，不需要分片
  • 希望保持 Redis 操作的簡單性
  • 主要需求是自動故障轉移

選擇 Redis Cluster 當：

  • 資料量超過單機記憶體限制
  • 需要水平擴展能力
  • 高併發讀寫需求
  • 需要真正的分散式架構

Redis Sentinel 部署

  • 最少 3 個 Sentinel 實例（奇數個）
  • Sentinel 可以跨機房部署
  • 配置相對簡單

Redis Cluster 部署

  • 最少 6 個實例（3主3從）
  • 需要客戶端支援 Cluster 協議
  • 配置較複雜，但功能更強大