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Redis on flash簡介

Redis on Flash （RoF）是Redis的分層存儲技術(shù)，即將數(shù)據(jù)存放在不同地方。Redis自2016年以來支持Redis on Flash。從2019年開始, Redis企業(yè)版（Redis Enterprise）宣布支持英特爾Optane DC持久性內(nèi)存，它在DRAM和SSD之間提供了一個新的持久性內(nèi)存層。

分層存儲技術(shù)

Redis企業(yè)版簡介

虹科Redis企業(yè)版軟件（Redis Enterprise）是企業(yè)級的數(shù)據(jù)庫軟件，也是一款實時數(shù)據(jù)平臺，為全球超過8500家知名企業(yè)提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)。具有線性可擴展性、高可用性、持久性、備份和恢復(fù)、地理分布、分層內(nèi)存訪問、多租戶、安全性等8大核心功能、擁有RediSearch、RedisJSON等7大【Redis企業(yè)版特有模塊】，可以任何規(guī)模在云、本地和混合部署中運行現(xiàn)代應(yīng)用程序，提供無服務(wù)器、多模型的數(shù)據(jù)庫解決方案。Redis企業(yè)版的核心優(yōu)勢是采用Redis on flash分層存儲技術(shù)即【內(nèi)存+閃存+磁盤】的存儲方式，其Active-Active地理分布式架構(gòu)允許跨地理位置同時進行數(shù)據(jù)讀寫操作、擁有亞毫秒延遲和極高吞吐量。

功能最齊全的企業(yè)級數(shù)據(jù)庫

Redis on Flash (RoF)一直是非常受歡迎的企業(yè)功能之一，RoF將高達80%的數(shù)據(jù)集存儲在SSD而不是昂貴的DRAM中，同時還能夠保持亞毫秒級延遲和Redis的高吞吐量。在典型部署中，Redis on Flash可提供高達70%的TCO折扣。

目前，兩項實踐項目證明，Redis on Flash可以提供高達3.7倍的性能，在Redis上運行大型數(shù)據(jù)集可以保持超高性價比的TCO（總擁有成本）：

AWS宣布全面推出新一代實例Amazon EC2 I4i，該實例由第三代Intel Xeon可擴展處理器（代號 Ice Lake）和基于AWS Nitro SSD NVMe的存儲提供支持。Amazon EC2 I4i承諾將會為Redis客戶提供顯著提升的功能。

Redis宣布將Redis on Flash數(shù)據(jù)引擎開放給任何與RocksDB兼容的數(shù)據(jù)庫，并將Speedb宣布的新技術(shù)作為首選。

因此，隨著公司對低延遲微服務(wù)架構(gòu)的需求增加，AWS的Amazon EC2 I4i實例+ Redis企業(yè)版的Redis on Flash數(shù)據(jù)引擎將會給用戶帶來超凡的性能體驗。

Amazon I4i和Speedb為RoF帶來了什么？

首先，我們先深入了解一下Redis on Flash的新功能。AWS 正在提供新的 Amazon EC2 I4i（“i”代表 Intel）實例，I4i實例使用最新技術(shù)、Intel Ice Lake處理器和AWS Nitro SSD，與上一代I3實例相比，I4i實例提高了讀寫能力（IOPS）并減少了延遲。

除了硬件之外，Redis企業(yè)版一直在尋找能夠讓RoF提供更高性能的方法。Redis Enterprise發(fā)現(xiàn)，如果將數(shù)據(jù)引擎開放給客戶，會幫助企業(yè)看到創(chuàng)新機會并提高企業(yè)創(chuàng)新速度。目前，Redis企業(yè)版的RoF對任何與RocksDB兼容的數(shù)據(jù)引擎開放。Speedb提供RocksDB存儲引擎的嵌入式解決方案，與Redis團隊建立戰(zhàn)略合作，重新設(shè)計了RocksDB的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為大容量實時數(shù)據(jù)集提供可節(jié)省CPU、高性能大規(guī)模且降低成本的存儲方式。

通過亞毫秒級測試發(fā)現(xiàn)，無論我們使用的是I4i還是I3的AWS EC2實例，Speedb都可以將RoF的性能提高50%。（帶有Speedb的 RoF目前提供預(yù)覽版本，具體可以聯(lián)系虹科云科技團隊獲得更多信息及試用服務(wù)）

Redis on Flash的基準測試

1.Redis on Flash的應(yīng)用場景

基于AWS的I4i實例和Speedb數(shù)據(jù)引擎，Redis企業(yè)版（Redis Enterprise）非常榮幸能夠第一個全面測試 Amazon EC2 I4i 實例的 AWS 合作伙伴，并使用Redis on Flash的新Speedb數(shù)據(jù)引擎對其進行測試

這里想要強調(diào)一下，Redis on Flash能夠智能的對大型數(shù)據(jù)集進行分層，其目的是利用比DRAM每GiB價格更低的NVMe SSD，從而使得Redis企業(yè)版（Redis Enterprise）能夠以DRAM實例30%的TCO（總擁有成本）就可以獲得Redis級性能，如果加上AWS的I4i實例將會有更高的性能。

在獲得基準測試結(jié)果之前，我們可以明確一下客戶在何種場景下可以選擇RoF：

數(shù)據(jù)遷移DRAM 成本高昂。如果將小于總數(shù)據(jù)集進行遷移需要額外的、成本高昂的 DRAM ，那么用戶可以考慮Redis企業(yè)版的Redis on Flash。

需要批量進行數(shù)據(jù)處理。如果企業(yè)需要為關(guān)鍵業(yè)務(wù)應(yīng)用程序處理大量數(shù)據(jù)，且需要在處理數(shù)據(jù)的同時保持應(yīng)用程序的低延遲和高吞吐量，那么用戶可以考慮Redis企業(yè)版的Redis on Flash。

2.進行基準測試

1）Redis on Flash性能比較

我們在四個 AWS 實例上比較了 Redis on Flash 的性能：

2）數(shù)據(jù)引擎的性能比較

我們比較了兩個數(shù)據(jù)引擎的性能：

RocksDB

Speedb

測試參數(shù)：

我們使用了 1KiB 的值大小，涵蓋了大多數(shù)標準 Redis 用例

我們測試了 50% 和 85% 的 RAM 命中率（即直接從 RAM 處理的許多請求）

我們測試了 20:80 RAM:Flash 比率

我們對各種讀寫比率進行了基準測試：1: 1、4:1 和 1:4

所有測試均使用兩臺服務(wù)器完成

以下是我們根據(jù)實例類型運行的數(shù)據(jù)庫大小：

I4i.4xlarge: 500GB + replication. 5 Primary shards + 5 Replica shards

i3.8xlarge: 1TB + replication. 10 Primary shards + 10 Replica shards

I4i.8xlarge: 1TB + replication. 10 Primary shards + 10 Replica shards

I4i.16xlarge: 2TB + replication. 20 Primary shards + 20 Replica shards

在每種配置中，我們測試了在保持亞毫秒客戶端延遲（不包括網(wǎng)絡(luò)）的同時可以實現(xiàn)多少操作/秒。

3）測試結(jié)果

下圖顯示了 i3 與 I4i 以及 RocksDB 與 Speedb：

我們可以看到以下改進：

下圖顯示了 Speedb 上 I4i 的縮放比例和不同的讀寫比率：

我們可以看到以下結(jié)果和改進：

>>智能縮放，我們可以看到I4i上的RoF與Speedb幾乎是線性縮放的。

4xlarge → 8xlarge 的因子為 ~1.55x-1.8x

8xlarge → 16xlarge 的縮放因子為 ~1.85x-1.95x

>>第二個值得注意的結(jié)果是I4i上的 RoF與Speedb對應(yīng)用程序訪問模式（讀：寫比率）非常不可知，這意味著其性能保持穩(wěn)定且可預(yù)測。當使用多個不同的應(yīng)用程序或訪問模式隨時間變化時，這對用戶而言可能有極大的用處。

下圖顯示了Redis on Flash整體3.7 倍的性能提升（吞吐量操作/秒）：

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