Redis : le guide ultime du magasin de structures de données en mémoire

Redis ist eine weit verbreitete Technologie im sich ständig weiterentwickelnden Universum der Datenverwaltung und -speicherung. Redis ist allgemein als In-Memory-Datenstrukturspeicher bekannt und bietet eine breite Palette an Funktionen, die es zu einer Standardbasis für verschiedene Anwendungen machen – von Caching bis hin zu Echtzeitanalysen. In diesem umfassenden Tutorial erfahren Sie, was Redis ist, welche Kernfunktionen es bietet, welche Anwendungsfälle es gibt und wie Sie damit beginnen können.

Was ist Redis?

Redis steht für Remote Dictionary Server; Dabei handelt es sich um einen speicherinternen Open-Source-Datenstrukturspeicher, der als Schlüsselwertdatenbank verwendet werden kann, aber auch andere Typen bietet, um den Anforderungen unterschiedlicher Anwendungsfälle gerecht zu werden: Zeichenfolgen, Hashes, Listen, Mengen und sortierte Mengen. Zu den Stärken von Redis gehören die Leistung, die Optionen der Persistenz und die Kompatibilität mit vielen Sprachen.

Kernfunktionen von Redis

1. In-Memory-Speicherung: Redis speichert Daten im RAM und ermöglicht so die Ausführung von Lese- und Schreibvorgängen mit unglaublicher Geschwindigkeit. Aus diesem Grund eignet es sich ideal für Anwendungen, die eine geringe Latenz bei hohem Durchsatz erfordern.

2. Rich Data Structures: Redis unterstützt nativ verschiedene Datentypen außer einfachen Schlüssel-Wert-Paaren. Dazu gehören:

   • Strings: Der grundlegende Datentyp; eine Textzeichenfolge.
   • Hashes: Praktisch für Objekte mit mehreren Feldern. Listen: Geordnete Sammlungen von Zeichenfolgen, gut für Dinge wie die Warteschlangenverwaltung. Mengen: Ungeordnete Sammlungen einzigartiger Elemente; Ideal, wenn Mitgliedschaftstests durchgeführt werden müssen. Sortierte Sets: Ähnlich wie Sets, aber mit Partituren; Elemente können entsprechend der Partitur geordnet werden. Persistenz Obwohl Redis ein In-Memory-Store ist, gibt es Optionen für die Persistenz:

3. RDB (Redis Database Backup): Der Schnappschuss des Datensatzes zu bestimmten Zeitpunkten wird auf einer Festplatte gespeichert.

   • AOF (Append Only File): Der Schreibvorgang wird an ein Protokoll angehängt, das zur Rekonstruktion des Datensatzes wiedergegeben werden kann.

4. Replikation und Hochverfügbarkeit: Redis unterstützt Master-Slave-Replikation und automatisches Failover. Redis Sentinel bietet für hohe Verfügbarkeit Überwachungs-, Benachrichtigungs- und Failover-Funktionen.

5. Pub/Sub-Messaging: Redis unterstützt Publish/Subscribe-Messaging. Dies ermöglicht Echtzeit-Messaging und Kommunikation zwischen verschiedenen Teilen einer Anwendung.

6. Transaktionen: Redis bietet Transaktionsunterstützung über die Befehle MULTI, EXEC, WATCH und DISCARD. Dies geschieht, um die Atomizität sicherzustellen.

7. Lua-Skripting: Mit Redis können Sie Lua-Skripte direkt auf dem Server schreiben und ausführen. Komplexe Operationen können so auf atomare Weise durchgeführt werden.

8. Partitionierung: Redis ermöglicht Partitionierung, also die Aufteilung von Daten auf mehrere Server, um eine hoch skalierbare Leistung zu erreichen.

Redis-Anwendungsfälle

1. Caching: Dies ist eine der beliebtesten Anwendungen von Redis: Bereitstellung einer schnellen Caching-Schicht, die häufig aufgerufene Daten im Speicher speichert. Es kann zum Zwischenspeichern von Datenbankabfrageergebnissen, Sitzungsdaten oder API-Antworten verwendet werden.

2. Echtzeitanalysen: Aufgrund der hohen Leistung und der darüber hinaus unterstützten Datenstrukturen wie sortierten Mengen eignet sich Redis hervorragend für Echtzeitanalysen und die Aggregation von Metriken.

3. Sitzungsverwaltung: Der In-Memory-Charakter von Redis unterstützt nicht nur den Ablauf, sondern eignet sich auch sehr gut für die Benutzersitzungsverwaltung in Webanwendungen.

4. Message Queuing: Redis-Listen und ihre Pub/Sub-Funktionen ermöglichen effizientes Message Queuing und Echtzeit-Messaging in verteilten Systemen.

5. Bestenlistensysteme: Die Datenstruktur Sorted Sets ist ideal für die Erstellung von Bestenlisten und Ranglistensystemen.

6. Geospatial Indexing: Redis unterstützt Geodatenabfragen, sodass Sie standortbasierte Daten effizient speichern und abfragen können.

Erste Schritte mit Redis

Installation

Redis kann auf verschiedenen Plattformen wie Linux, macOS und Windows installiert werden. Die Installation von Redis unter Linux ist am einfachsten mit Paketmanagern:

# On Ubuntu/Debian
sudo apt-get update
sudo apt-get install redis-server

# On CentOS/RHEL
sudo yum install redis

Für macOS können Sie gerne Homebrew verwenden:

brew install redis

Für Windows besteht eine Option darin, WSL zu verwenden, oder Sie können vorkompilierte Binärdateien von der Redis-Website herunterladen.

Grundlegende Befehle

Hier sind einige grundlegende Redis-Befehle, die Ihnen den Einstieg erleichtern sollen:

• Setting and Getting Values:

  SET key "value"
  GET key

• Working with Lists:

  LPUSH mylist "item1"
  RPUSH mylist "item2"
LRANGE mylist 0 -1

• Hashes:

  HSET myhash field1 "value1"
  HGET myhash field1
  HGETALL myhash

• Sorted Sets:

  ZADD myzset 1 "member1"
  ZADD myzset 2 "member2"
  ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES

Configuration and Optimization

Configuration of Redis is done in the file redis.conf. Following are some of the key configuration parameters:

• maxmemory: This basically sets a cap on the amount of memory Redis can use, and it opens up user-configurable eviction policies when this is reached.
• appendonly: Turn AOF persistence on or off.
• save: You can configure RDB snapshots to take place at an interval of your choice.

Optimization could be done in:

Memory Usage: There should be profiling on memory usage and modification of the eviction policy, if needed.
Persistence: Depending on what would be required based on the trade-off between durability and performance, there will be the option between RDB and AOF.

• Replication: Primary-replica replication for redundancy and scaling reads.

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