虹科分享 | 資料庫效能翻3倍：虹科Redis企業版的RoF是如何做到的？

簡介

Redis on Flash (RoF)將80%的資料集儲存在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。

Redis on flash簡介：Redis on Flash 涉及到的是Redis的分層儲存技術，即將資料存放在不同地方。Redis自2016年以來支援Redis on Flash。從2019年開始, Redis企業版（Redis Enterprise）宣佈支援英特爾Optane DC永續性記憶體，它在DRAM和SSD之間提供了一個新的永續性記憶體層。

Redis企業版（Redis Enterprise）簡介：Redis企業版軟體（Redis Enterprise）是企業級的資料庫軟體，也是一款實時資料平臺，為全球超過8500家知名企業提供實時資料服務。具有線性可擴充套件性、高可用性、永續性、備份和恢復、地理分佈、分層記憶體訪問、多租戶、安全性等8大核心功能、擁有RediSearch、RedisJSON等7大【Redis企業版特有模組】，可以任何規模在雲、本地和混合部署中執行現代應用程式，提供無伺服器、多模型的資料庫解決方案。Redis企業版的核心優勢是採用Redis on flash分層儲存技術即【記憶體+快閃記憶體+磁碟】的儲存方式，其Active-Active地理分散式架構允許跨地理位置同時進行資料讀寫操作、擁有亞毫秒延遲和極高吞吐量。

虹科Redis企業版的Redis on Flash (RoF)一直是非常受歡迎的企業功能之一，RoF將高達80%的資料集儲存在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，兩項實踐專案證明，Redis on Flash可以提供高達3.7倍的效能，在Redis上執行大型資料集可以保持超高價效比的TCO（總擁有成本）：

AWS宣佈全面推出新一代例項Amazon EC2 I4i，該例項由第三代Intel Xeon可擴充套件處理器（代號 Ice Lake）和基於AWS Nitro SSD NVMe的儲存提供支援。Amazon EC2 I4i承諾將會為Redis客戶提供顯著提升的功能。

Redis宣佈將Redis on Flash資料引擎開放給任何與RocksDB相容的資料庫，並將Speedb宣佈的新技術作為首選。

因此，隨著公司對低延遲微服務架構的需求增加，AWS的Amazon EC2 I4i例項+ Redis企業版的Redis on Flash資料引擎將會給使用者帶來超凡的效能體驗。

Amazon EC2 I4i和Speedb為Redis on Flash帶來了什麼？

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

除了硬體之外，Redis企業版一直在尋找能夠讓RoF提供更高效能的方法。Redis Enterprise發現，如果將資料引擎開放給客戶，會幫助企業看到創新機會並提高企業創新速度。目前，Redis企業版的RoF對任何與RocksDB相容的資料引擎開放。Speedb提供RocksDB儲存引擎的嵌入式解決方案，與Redis團隊建立戰略合作，重新設計了RocksDB的內部資料結構，為大容量實時資料集提供可節省CPU、高效能大規模且降低成本的儲存方式。

透過亞毫秒級測試發現，無論我們使用的是I4i還是I3的AWS EC2例項，Speedb都可以將RoF的效能提高50%。帶有Speedb的 RoF目前提供預覽版本，具體可以聯絡虹科雲科技團隊獲得更多資訊及試用服務。（掃碼下方二維碼即可）

Redis on Flash的基準測試

1.Redis on Flash的應用場景

基於AWS的I4i例項和Speedb資料引擎，Redis企業版（Redis Enterprise）非常榮幸能夠第一個全面測試 Amazon EC2 I4i 例項的 AWS 合作伙伴，並使用Redis on Flash的新Speedb資料引擎對其進行測試

這裡想要強調一下，Redis on Flash能夠智慧的對大型資料集進行分層，其目的是利用比DRAM每GiB價格更低的NVMe SSD，從而使得Redis企業版（Redis Enterprise）能夠以DRAM例項30%的TCO（總擁有成本）就可以獲得Redis級效能，如果加上AWS的I4i例項將會有更高的效能。

在獲得基準測試結果之前，我們可以明確一下客戶在何種場景下可以選擇RoF：

資料遷移DRAM 成本高昂。如果將小於總資料集進行遷移需要額外的、成本高昂的 DRAM ，那麼使用者可以考慮Redis企業版的Redis on Flash。

需要批次進行資料處理。如果企業需要為關鍵業務應用程式處理大量資料，且需要在處理資料的同時保持應用程式的低延遲和高吞吐量，那麼使用者可以考慮Redis企業版的Redis on Flash。

2. 進行基準測試

1）Redis on Flash效能比較

我們在四個 AWS 例項上比較了 Redis on Flash 的效能：

2）資料引擎的效能比較

我們比較了兩個資料引擎的效能：

• RocksDB

• Speedb

測試引數：

• 我們使用了 1KiB 的值大小，涵蓋了大多數標準 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伺服器完成

以下是我們根據例項型別執行的資料庫大小：

• 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（不包括網路）的同時可以實現多少操作/秒。

3）測試結果

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果和改進：

>>智慧縮放，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果是I4i上的 RoF與Speedb對應用程式訪問模式（讀：寫比率）非常不可知,這意味著效能保持穩定且可預測。當使用多個不同的應用程式或訪問模式隨時間變化時，這對使用者而言可能有極大的用處。

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

想了解更多Redis企業版資料庫解決方案，歡迎關注虹科雲科技或者前往虹科雲科技官網。