Redis چیست؟ + آشنایی با مزایا و کاربرد آنها
Redis یک پایگاه داده بسیار سریع و درون حافظهای است که برای کش، مدیریت جلسه، صف پیام و پردازش بلادرنگ استفاده میشود. به دلیل سرعت بالا، سادگی و پشتیبانی از انواع دادهها، Redis به یکی از ابزارهای محبوب توسعه دهندگان برای ساخت سیستمهای مقیاس پذیر و پرترافیک تبدیل شده است.
Redis چیست؟
Redis مخفف عبارت Remote Dictionary Server میباشد و ذخیره ساز اطلاعات سریع، منبع باز، درون حافظه و با ارزش است. این پروژه در راستای تصمیم گیری برای بهبود مقیاس پذیریها شکل گرفت و در حال حاضر به عنوان پایگاه داده، حافظه پنهان، واسطه پیام و صف استفاده میشود.
در Redis دادهها در حافظه RAM ذخیره میشوند و همین موضوع باعث شده است تا نسبت به پایگاه دادههایی که اطلاعات را روی فضای ذخیره سازی نگه میدارند، عملکرد و امنیت بسیار بهتری ارائه دهد. زمان پاسخ دهی در Redis بسیار کوتاه است و به میلی ثانیه میرسد و پتانسیل جواب دهی به میلیونها درخواست را در ثانیه دارد. Redis پنج سال متوالی به عنوان یکی از 5 پایگاه داده محبوب در دنیا انتخاب شد و در حال حاضر، به عنوان یکی از محبوبترین موتورهای منبع باز به شمار میآید. ردیس انتخابی محبوب برای ذخیره سازی حافظه پنهان، مدیریت جلسه، بازی، تابلوهای امتیازات، تجزیه و تحلیل بلادرنگ، فضای مکانی و… است.
مزایای Redis
Redis به ارائه مزایای زیادی برای افراد میپردازد. برخی از این ویژگیها به شرح زیر است.
کارایی بالا
از آنجا که در Redis تمامی دیتاها در حافظه قرار دارند. امکان دسترسی به دیتاها با سرعت و کارایی بالا در آن وجود دارد. به دلیل اینکه این دیتاها در حافظه قرار دارند، تاخیر موتورها کاهش چشم گیری پیدا میکند و در آخر، این امر باعث میشود تا زمان پاسخ گویی کاهش و عملکرد افزایش یابد.
سادگی و سهولت استفاده
با استفاده از آن میتوانید کدهای طولانی را به شکل کوتاهتر و خواناتر بنویسید؛ بنابراین در Redis برخلاف پایگاه دادههای سنتی، میتوان از ساختاری سادهتر و کارآمدتر استفاده کرد.
تکرار و ماندگاری
این پروژه از معماری Replica استفاده میکند و از همانند سازی ناهم زمان پشتیبانی میکند که میتوان در آن دیتاها را به تعدادی سرور دیگر کپی نمود. از آن جا که درخواستها بین سرورها تقسیم میشوند، عملکرد خواندن بهبود یافته و سرعت عمل در بازیابی سرورهایی که دچار قطعی میشوند را بالا میبرد. برای تداوم، Redis از پشتیبان گیری نقطه در زمان (کپی کردن مجموعه دیتاهای Redis در دیسک) پشتیبانی میکند.
دسترسی و مقیاس پذیری بالا
Redis معماری Replica ابتدایی را در یک گره اولیه یا یک توپولوژی خوشهای ارائه میدهد. این امر، این امکان را برای شما فراهم میآورد تا راه حلهای در دسترسی را ایجاد کنید که عملکرد و قابلیت اطمینان ثابتی دارند. در زمان تنظیم خوشهها گزینههای مختلفی برای افزایش مقیاسها وجود دارد که این امر به شما کمک میکند تا خوشهها با توجه به نوع نیاز شما رشد نمایند.
متن باز
پروژهای منبع باز به شمار میآید که توسط جامعهای پشتیبانی میشود که برای مثال میتوان به AWS اشاره کرد. از آن جا که Redis بر اساس استانداردهای باز میباشد، فناوری قفلی در آن وجود ندارد و از فرمتهای داده باز پشتیبانی میکند که حاوی مجموعهای غنی از مشتریان است.
کاربرد Redis چیست؟
امروزه با رواج اینترنت اکثر کسب و کارها در محیط اینترنت و وب فعال هستند و تعداد درخواستهایی که این برنامهها و سایتها دریافت میکنند، بسیار زیاد است. این برنامهها باید بتوانند به سرعت به درخواستهای سمت سرور پاسخ دهند. برای اینکه سرعت پاسخ دهی بالا باشد، بهتر است از پایگاه داده Redis استفاده شود. اگر سایت شما از هاست لینوکس بهره میبرد، میتوانید از Redis استفاده کنید و کیفیت خدمات خود را افزایش دهید.
موارد استفاده از Redis
Redis به عنوان پروتکلی محبوب استفاده زیادی در موارد مختلف دارد که برای مثال میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
ذخیره سازی
از Redis میتوان به عنوان انتخابی مناسب برای پیاده سازی یک کش در حافظه، برای کاهش تاخیر دسترسی به اطلاعات، افزایش توان عملیاتی و کاهش بارگیری از پایگاه داده و NoSQL استفاده کرد. Redis میتواند درخواستها را در زمانی کوتاه ارائه دهد. از جمله نمونههای محبوب ذخیره سازی با Redis میتوان به موارد زیر اشاره نمود :
- ذخیره سازی نتایج پرس و جو در پایگاه داده
- ذخیره سازی مداوم جلسه
- ذخیره سازی صفحه وب و ذخیره اشیا پرکاربرد مانند تصاویر، فایلها و Cloud Dataها
پیام رسانی و صف
Redis به پشتیبانی از Pub/Sub با تطبیق الگو و انواع ساختارهای داده میپردازد که این امر امکان پشتیبانی از مواردی همچون جریانهای نظرات بیدرنگ، فید رسانههای اجتماعی و… را فراهم میآورد و همچنین اجرای یک صف سبک را آسان میکند.
تابلوهای امتیازات بازی
انتخابی محبوب در میان توسعه دهندگان بازی که به دنبال ساخت تابلوهای امتیازات بلادرنگ هستند به شمار میآید.
پخش رسانهای غنی
Redis ذخیره سازی سریع و حافظهای داخلی برای استفاده از موارد استفاده از پخش زنده ارائه میدهد. علاوه بر آن میتوان از Redis برای ذخیره Cloud Data برای مواردی همچون نمایههایی کاربران و تاریخچه مشاهده، اطلاعات و… در یک زمان استفاده کرد.
تجزیه و تحلیل زمان واقعی
از Redis میتوان با راه حلهای استریم به عنوان یک ذخیره سازی دیتا در حافظه برای جذب، پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات با تاخیر بسیار کم استفاده کرد. Redis انتخابی ایده آل برای موارد استفاده از تجزیه و تحلیل سریع مانند تجزیه و تحلیل رسانههای اجتماعی، هدف گذاری تبلیغات، شخصی سازی و IoT به حساب میآید.
انواع دادههای Redis
همان طور که توضیح دادیم Redis یک ذخیره ساز متن باز این که از آن به عنوان حافظه پنهان، کارگزار پیام و ذخیره داده استفاده میشود. Redis به پشتیبانی از انواع مختلفی از دادهها میپردازد. در این جا به معرفی برخی از انواع اصلی آن میپردازیم.
Strings (رشتهها)
سادهترین نوع دادهها است که میتواند انواع داده (از متن گرفته تا اعداد یا دادههای باینری) را شامل شود.
لیستها
به مجموعهای از عناصر که امکان قراردهی و بازیابی سریع را فراهم میکند.
(Sets) مجموعهها
مجموعهای از عناصر منحصر به فرد و نامرتب است که امکان انجام عملیات تنظیمی مانند تقاطع، اتحاد و تفاوت را فراهم میکنند.
(Sorted Sets) مجموعههای مرتب شده
در این نوع از دادهها، عناصر بر اساس امتیاز آنها مرتب شدهاند که امکان جستجوی محدوده و رتبه بندی کارآمد را فراهم میکند.
Hash
فیلدها و مقادیر مربوطه را ذخیره میکنند و برای نمایش اشیا با ویژگیهای متعدد، ذخیره نمایههای کاربر و پیکربندیها مناسب است.
Bitmaps (بیت مپها)
آرایههایی از بیتها به شمار میروند که قابل تغییر و دست کاری بوده و برای سناریوهایی مانند ردیابی فعالیت کاربر در طول زمان مفید هستند.
HyperLogLogs
برای تخمین تعداد اعضای یک مجموعه یا تعداد عناصر منحصر به فرد در یک مجموعه داده استفاده میشود. این نوع داده به طور خاص برای مواردی طراحی شده است که نیاز به تخمین سریع و کم حافظه تعداد اعضای یک مجموعه دارند.
Streams (جریانها)
برای ذخیره دادههای زمان بندی شده و رویدادها مناسب است و به عنوان یک روش برای ثبت رویدادها و پردازش دنبالههای زمانی مورد استفاده قرار میگیرد. Streams برای سناریوهای پیشرفتهتر مانند تجزیه و تحلیل دادههای زمان بندی شده، پیام رسانی در زمان واقعی و ثبت رویدادها طراحی شده است.
Geospatial Indexes (شاخصهای مکانی)
این نوع از داده امکان ذخیره و مدیریت دادههای مرتبط با مکان و مختصات جغرافیایی را فراهم میکند و به شما اجازه میدهد تا اطلاعات مکانی را به صورت مختصات طول و عرض جغرافیایی و به آسانی عملیات مکانی مختلف را انجام دهید.
معماری Redis
Redis دارای معماری کلاینت سرور است که هدف از طراحی آن عملکرد و انعطاف پذیری بالاست که سرعت را برای بارهای کاری سنگین بالا میبرد. در اینجا به یک توضیح کلی درباره معماری Redis میپردازیم.
Client
برنامهها و سیستمهایی که با سرور Redis در تعاملاند. شما میتوانید کلاینتها را به زبانهای مختلف بنویسید. کلاینتها دستورات را به سرور ارسال و سپس پاسخ را دریافت میکنند.
سرور
مدیریت و ذخیره دادهها را بر عهده دارد. سرور دستورات مشتریان را پردازش و به درخواستهای آنها پاسخ میدهد.
ساختارهای داده
ساختار دهی داده، به نوعی پشتیبان دادههایی است که در پایگاه داده Redis قرار دارند.
پردازش
کلاینت دستورات را به سرور ارسال و سرور آن را پردازش میکند. همچنین عملیات درخواست شده را روی ساختار دادهها انجام و پاسخ را ارسال میکند.
ذخیره
دادهها در حافظه ذخیره میشوند که این امر خواندن و نوشتن با سرعت بالا را تضمین و دسترسی با سرعت بالا را فراهم میآورد.
Persistence
ذخیره دائمی دادهها در حافظه پنهان است که در راستای جلوگیری از دست رفتن دادهها در صورت خاموشی ناگهانی سرور یا برخورد با مشکلات دیگر استفاده میشود. به عبارتی سادهتر Redis به شما اجازه میدهد تا دادههای موجود در حافظه نهان را به یک رسانهی دائمی مانند دیسک ذخیره کنید.
تکثیر
به دادهها اجازه میدهد از یک سرور اصلی به یک یا چند سرور برده کپی شوند. این امر افزونگی داده، توزیع بار و مقیاس پذیری خواندن را فراهم میکند.
دسترسی
به بررسی سلامت نمونههای Redis پرداخته و در صورت پایین آمدن گره اصلی Failover خودکار را انجام میدهد. این به حفظ در دسترس بودن و قابلیت اطمینان سیستم کمک میکند.
Clustering
برای توزیع دادهها در چندین گره استفاده میشود و Redis را قادر میسازد تا مجموعه دادههای بزرگ و توان عملیاتی بالا را مدیریت کند.
Lua Scripting
فرصت را برای اجرای اسکریپتهای Lua را در سمت سرور فراهم میکند. این توانایی انجام عملیات پیچیده را در عین به حداقل رساندن رفت و برگشت بین مشتری و سرور فراهم میکند.
Publish/Subscribe Messaging
مشتریان میتوانند در کانالها مشترک شوند و هر زمان که ناشر به آن کانالها پیام میفرستد، پیام دریافت کنند.
Redis به گونهای طراحی شده است که ساده، سریع و کارآمد باشد و آن را برای موارد استفاده مختلف مناسب میسازد.
تفاوت Redis و Apache Kafka چیست؟
Apache Kafka یک پلتفرم توزیع شده برای مدیریت و پردازش جریانهای داده بلادرنگ است که با مدل Producer/Consumer و استفاده از Topic و Partition، انتقال حجم بالایی از پیامها را با تاخیر بسیار کم و پایداری بالا ممکن میسازد. دادهها در Kafka به صورت پایدار و تکرار شونده میان بروکرها ذخیره میشوند تا تحمل خطا و دسترسی مداوم تضمین شود. این پلتفرم برای ساخت پایپ لاینهای داده، تحلیل لحظهای، ثبت رویدادها و پردازش توزیع شده در مقیاس سازمانی کاربرد دارد و به دلیل توان عملیاتی بالا و قابلیت مقیاس پذیری، یکی از ابزارهای کلیدی در معماریهای داده مدرن محسوب میشود.
| ویژگی | Redis | Apache Kafka |
|---|---|---|
| نوع سیستم | پایگاه داده درون حافظهای و کش سریع | پلتفرم جریان رویداد توزیع شده |
| هدف اصلی | ذخیره و بازیابی سریع دادهها | انتقال و پردازش بلادرنگ دادهها |
| نحوه ذخیرهسازی | در RAM با پشتیبان گیری روی دیسک | در دیسک با تکثیر بین بروکرها |
| الگوی پیامرسانی | Pub/Sub ساده و صف سبک | Producer/Consumer با Topic و Partition |
| تأخیر (Latency) | بسیار پایین (زیر میلی ثانیه) | پایین (حدود ۲ میلی ثانیه) |
| مقیاسپذیری | از طریق Replica و Cluster | از طریق پارتیشن بندی و کلاستر بروکرها |
| پایداری داده | Snapshot و AOF | Replication و Log پایدار |
| موارد استفاده | کش، مدیریت جلسه، تحلیل سریع، بازی | پایپ لاین داده، لاگها، تحلیل بلادرنگ |
| مزیت اصلی | سرعت و سادگی | تحمل خطا و توان پردازش بالا |
تاثیر Redis بر روی سایت وردپرس
Redis با کش کردن دادههای دیتابیس سایت باعث افزایش سرعت سایت وردپرس میشود. به عبارتی اطلاعات و دادههایی که بسیار مورد استفاده هستند مثل نتایج کوئریها، اطلاعات کاربری، تنظیمات و دادههای آن و… در حافظه کش نگهداری میشوند. با این کار وردپرس در درخواستهای بعدی بدون پردازش دیتابیس این اطلاعات را سریع به کاربران نمایش میدهد. سایتهای پرترافیک و فروشگاهی با این کار میتوانند حجم بار کاری سرور را تا حد زیادی کاهش دهند و عملکرد سایت را بهبود دهند.
آیا Redis به عنوان یک پایگاه داده، عملکرد خوبی دارد؟
بله، Redis پایگاه دادهای متداول است و در برنامههای کاربردی مدرن استفاده میشود؛ بیشتر ارائه دهندگان آن، از این سرویس به عنوان نگهدارنده دیتا و حافظه پنهان پشتیبانی میکنند. البته توجه داشته باشید که این سرویس پایگاه داده اصلی محسوب نمیشود. این سرور شامل تعداد زیادی از دیتاها است که میتوانند پردازش و ذخیره شوند، شما میتوانید با ترکیب قابلیتهای Redis به عنوان پایگاه داده اصلی و حافظه پنهان در سیستم با Redis Enterprise پیچیدگی و زمان پاسخ دهی اجرای این دو رویکرد را از بین ببرید. در کنار آن، Redis میتواند به عنوان یک پایگاه داده اولیه استفاده شود که از چندین مدل پشتیبانی میکند، این امر به شما کمک میکند برنامههای امروزی و ساخت و ساز مبتنی بر میکروسرویس با فاصله زمانی کم را در اوج آن بسازید.
در آخر
Redis سروری ساختار داده به شمار میآید که ماهیت و ویژگیهای خاص آن باعث محبوبیت و پذیرش آن در میان توسعه دهندگان میشود؛ که میتواند باعث بهبود عملکرد و سرعت حافظه شود. Redis منبع باز میباشد و انعطاف پذیری بالایی دارد و به عنوان یک حافظه پنهان و واسطه پیام و همچنین پایگاه داده استفاده گسترده ای دارد. Redis بیش از پنج سال است که به عنوان یکی از محبوبترینها بر اساس Stack Overflow به شمار میرود که آن را به یکی از محبوبترین موتورهای منبع باز امروز تبدیل میکند.
سرور Redis به دلیل اجرای فوری و سریع آن، یک گزینه عالی برای ذخیره سازی، بازی، جمع آوری تجزیه و تحلیل، مدیریت جلسه، تابلوهای امتیازات، چت/تماس ویدئویی، فضای مکانی، سواری، پخش ویدئو و … است. امیدواریم از خواندن این مقاله لذت ببرید. جهت کسب اطلاعات بیشتر به وبلاگ پویان آی تی مراجعه نمایید.
سوالات متداول
زیرا دادهها را در حافظه RAM نگهداری میکند و عملیات خواندن و نوشتن با تاخیر بسیار کم انجام میشود.
بله. Redis از دو روش Snapshot (RDB) و Append Only File (AOF) برای ذخیره سازی پایدار دادهها در دیسک استفاده میکند.
منابع
- https://www.geeksforgeeks.org/system-design/introduction-to-redis-server/
اولین دیدگاه را اضافه کنید.