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Taller Redis
Este documento presenta Redis, un servidor de almacenamiento en memoria clave-valor avanzado. Redis ofrece tipos de datos como cadenas, listas, conjuntos, conjuntos ordenados y hashes, y proporciona operaciones atómicas y estructuras de datos persistentes. El documento describe los casos de uso comunes de Redis como contadores, presencia de usuarios y colas de mensajes, y explica cómo Redis puede ser una alternativa escalable a las bases de datos relacionales para ciertas aplicaciones.
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- 1. Introducción y casosde uso @betabeers – Barcelona 17 de enero 2012
- 2. ¿Quién soy? Ronny López @ronnylt Desarrollador @pricebets Descubrí Redis cuando una consulta como esta hacia que una página demorara +15 segundos en cargar: SELECT value FROM odds INNER JOIN outcomes ON ... INNER JOIN bets ON ... INNER JOIN markets ON ... ... WHERE ... ORDER BY ...
- 3. Antes de continuar... ¿Quéhay de malo en los sistemas tradicionales de BD relacionales? Nada...
- 4. Pero... • Hay tareasque no necesitan tanta complejidad • El modelo relacional actual es difícil de escalar horizontalmente • No se pueden modelar problemas comunes lo suficientemente bien
- 5. ¿Qué es Redis? •Remote dictionary server • Motor de almacenamiento clave-valor avanzado, rápido y persistente • Servidor de estructuras de datos • NoSQL (Not-only SQL) • Open source
- 6. ¿Quién está detrásde Redis? • Creado por Salvatore Sanfilippo @antirez • Release inicial en marzo del 2009 • Actualmente el desarrollo es patrocinado por VMWare • Comunidad activa y amigable
- 7. ¿Quién usa Redis? •Usado hoy en el mundo real por grandes y pequeñas empresas • Resolviendo grandes y pequeños problemas
- 8. ¿Quién usa Redis? Ymuchos más... http://redis.io/topics/whos-using-redis
- 9. ¿Para qué lousan? • github.com: motor de almacenamiento clave/valor, cola de trabajos (resque) • guardian.co.uk: servidor de estructuras de datos persistente • disqus.com: sistema estádistico desarrollado sobre Redis • stackoverflow.com: capa de cache para toda su red • flickr.com: lista de trabajos • pricebets.es: almacenamiento primario (conjuntos, listas, hashes, etc...), routing, cache, sessions
- 10. Características principales • Escrito en C • Muy pocas dependencias • Super rápido • Single-threaded • Clientes disponibles para varios lenguajes
- 11. Características principales • Alto rendimiento en escritura y lectura • Soporte de operaciones atómicas • Soporte de transacciones
- 12. Características Simplicidad • Fácil instalación • Curva de aprendizaje relativamente baja • Lenguage de comandos fácil de utilizar y aprender
- 13. Características Previsibilidad • La memoria es rápida, y permite a Redis tener un redimiento muy fiable • Operaciones sobre datasets de 10 mil claves tendrán el mismo rendimiento que sobre datasets de 50 millones de claves • La complejidad algorítmica de todos los comandos está documentada
- 14. Características Confiabilidad • Todos los datos residen en memoria, y son persistidos a disco eventualmente (snapshots, append-only log) • Replication system (master-slave) , pueden configurarse múltiples esclavos. Un esclavo puede ser el master de otro esclavo
- 15. Características Persistencia • RDB, Point-in-time snapshots en intervalos configurados • AOF (append-only file) cada operación de escritura • Es posible combinar RDB y AOF en la misma instancia • Se puede deshabilitar la persistencia del todo
- 16. Características Versatilidad • Adaptable a varios tipos de aplicaciones • Modelado de los datos a partir de estructuras de datos como listas, conjuntos, conjuntos ordenados y hashes
- 17. Tipos de datos •Redis NO es simplemente un motor de almacenamiento clave-valor • Es un servidor de estructuras de datos que incluye varios tipos de datos predefinidos (strings, lists, sets, sorted sets, hashes)
- 18. Claves • Puede usarsecualquier cadena de caracteres como clave • Es recomendable tener organizadas las claves en namespaces (keyspaces) de la forma: object-type:id:field Ejemplo: user:123:password user:456:friends
- 19. Claves • NO esrecomendable que las claves sean demasiado grandes (memoria, localización en el keyspace) • Tampoco es recomendable que las claves sean demasiado cortas por cuestiones de legibilidad Ejemplo: u:123:pw
- 20. Tipos de datos Strings • Es el tipo de dato más simple • Si solamente usa este tipo de dato es similar a usar un servidor memcached pero con persistencia
- 21. Operaciones con Strings $ redis-cli SET mykey “binary-safe string” OK $redis-cli GET mykey binary-safe string
- 22. Operaciones Strings • Comandos SET/GET para escribir/leer • Los valores pueden ser cualquier string no mayor que 1 GB • Si necesita almacenar algo más grande, Redis is NOT for you ;)
- 23. Operaciones atómicas Strings Atomic increment $ redis-cli SET counter 100 OK $ redis-cli INCR counter (integer) 101 $ redis-cli INCR counter (integer) 102 $ redis-cli INCRBY counter 10 (integer) 112
- 24. ¿Por qué atómico? Aúncuando hayan varios clientes ejecuntando operaciones sobre la misma clave, no se va a incurrir en una condición de carrera (race condition)
- 25. Otras operaciones Strings • APPEND, GETRANGE, STRLEN, ... • MSET, MGET, ... • SETNX, MSETNX, GETSET, ... http://redis.io/commands#string
- 26. Tipos de datos Lists • Son simplemente una secuencia de elementos (strings) ordenados • Son implementadas como listas enlazadas
- 27. Tipos de datos Lists • Listas doblemente enlazadas garantizan la inserción en cualquier extremo en un tiempo constante O(1) • Con estas caterísticas también puede modelarse una “cola”
- 28. Operaciones Lists • LPUSH agrega un elemento en el extremo izquierdo de la lista • RPUSH en el extremo derecho • LRANGE extrae elementos de la lista en cierto rango
- 29. Operaciones Lists • LPUSH, RPUSH, LPOP, RPOP, ... • LINDEX, LINSERT, LLEN, ... • LTRIM, LREM, ... http://redis.io/commands#list
- 30. Variantes “blocking” • BLPOP,BRPOP, BRPOPLPUSH • Bloquean la conexión (del cliente) cuando no hay elementos en la lista • Ideal para implementar colas de trabajos/mensajes
- 31. Operaciones Lists $ redis-cli RPUSH messages "Hola, ¿qué tal?" OK $ redis-cli RPUSH messages "Bien, gracias" OK $ redis-cli RPUSH messages "Muy grande Redis" OK $ redis-cli LRANGE messages 0 2 1. Hola, ¿qué tal? 2. Bien, gracias 3. Muy grande Redis
- 32. Usos de laslistas • Utilice listas cada vez que requiera acceder a los datos en el mismo orden en que se agregan • Ideal para casos en los que se requiere un ORDER BY de SQL • Escalable a millones de elementos manteniendo el mismo rendimiento
- 33. Ejemplos de usode las listas • Mantener un listado cronológico de los comentarios publicados en un blog • Es posible paginar usando LRANGE de forma trivial $ redis-cli RPOP post:123:comments 456 $ redis-cli RPOP post:123:comments 789 $ redis-cli LRANGE post:123:comments 50 60
- 34. Tipos de datos Sets • Colección NO–ordenada de datos (conjuntos) • Permite operaciones típicas sobre conjuntos como unión, intersección, diferencia, etc... • Estas operaciones son difíciles de implementar en un modelo relacional
- 35. Ejemplos Sets $ redis-cli SADD user:123:friends 456 (integer) 1 $ redis-cli SADD user:123:friends 789 (integer) 1 $ redis-cli SADD user:123:friends 123 (integer) 1 $ redis-cli SMEMBERS user:123:friends 1. 123 2. 456 3. 789 $ redis-cli SISMEMBER user:123:friends 789 (integer) 1
- 36. Ejemplos Sets Etiquetado de noticias $ redis-cli SADD news:123:tags 1 (integer) 1 $ redis-cli SADD tags:1:objects 123 (integer) 1 Obtener todos los tags de una noticia es trivial $ redis-cli SMEMBERS news:123:tags
- 37. Operaciones Sets • SADD, SREM, SCARD, SMEMBERS, SISMEMBER, ... • SUNION, SDIFF, SINTER, ... • SPOP, SRAND, .... O(1) http://redis.io/commands#set
- 38. Tipos de datos Sorted Sets • Un conjunto ordenado es un conjunto donde a cada elemento se le asocia una puntuación (score) • Este valor (score) determina el orden de los elementos dentro del conjunto
- 39. Tipos de datos Sorted Sets • ZADD es usado para agregar nuevos elementos o para actualizar el score de uno ya existente $ redis-cli ZADD top-sites: 4 “pricebets” (integer) 1 $ redis-cli ZADD top-sites: 6 “betabeers” (integer) 1 $ redis-cli ZRANGE top-sites 0 -1 1. betabeers 2. pricebets
- 40. Operaciones Sorted Sets • ZADD, ZREM, ZCARD, ZCOUNT, ZINCR, ... • ZSCORE, ZINCRBY, ZRANK, ... • ZCOUNT, .... http://redis.io/commands#sorted_set
- 41. Tipos de datos Hashes • Permiten que objetos compuestos se almacenen en una clave específica • Tipo de dato ideal para almacenar objetos complejos en Redis, usando los atributos del objeto como claves del hash
- 42. Operaciones Hashes $ redis-cli HSET event:1 name betabeers $ redis-cli HSET event:1 date 2012-01-17 $ redis-cli HSET event:1 where Barcelona $ redis-cli HGETALL event:1 1) name 2) betabeers 3) date 4) 2012-01-17 5) where 6) Barcelona
- 43. Operaciones Hashes • HSET, HGET, HDEL, HEXIST, ... • HKEYS, HGETALL, HVALS, ... • HMGET, HMSET, ... http://redis.io/commands#hash
- 44.
- 45. Contadores • Gran cantidadde escrituras/lecturas • Datos valiosos, pero NO críticos • Insertar una fila en MySQL o actualizar un contador en cada petición será sin dudas difícil de escalar
- 46. Contadores $ redis-cli INCRactive:sports:spain $ redis-cli INCR active:sports:italy $ redis-cli GET active:sports:spain $ redis-cli GETSET active:sports:spain 0
- 47. Casos de uso Presencia ¿Quién está online? ¿Cuáles de mis amigos están online?
- 48. Presencia • Mantener enun conjunto los usuarios que se han detectado online en cada minuto $ redis-cli SADD online:15:01 123 $ redis-cli SADD online:15:01 456 $ redis-cli SADD online:15:02 123
- 49. Presencia • El conjuntode usuarios online se puede obtener de la UNION de los conjuntos relativos a los últimos ¿5? minutos. A las 15:05 $ redis-cli SUNION online:15:01 online:15:02 online:15:03 online: 15:04 online:15:05
- 50. Presencia • El conjuntode “amigos” online es otra operación sobre conjuntos $ redis-cli SUNION online:15:01 online:15:02 online:15:03 online: 15:04 online:15:05 user:123:friends • Puede almacenarse en otra clave: $ redis-cli SUNIONSTORE friends:online:123 online:15:01 online:15:02 online:15:03 online: 15:04 online:15:05 user:123:friends
- 51. Casos de uso Tablade posiciones
- 52. Tabla de posiciones •Se necesita listar elementos ordenados por una puntuación • Las puntuaciones se actualizan en tiempo real • Consultas lentas por naturaleza SELECT * FROM ... WHERE ... ORDER BY ... LIMIT 10
- 53. Tabla de posiciones •Mantener un conjunto ordenado (sorted set) con los elementos y su score $ redis-cli ZADD popular:sports 10 football $ redis-cli ZADD popular:sports 6 basketball $ redis-cli ZADD popular:sports 12 football $ redis-cli ZREVRANGE popular:sports 0 9
- 54. Casos de uso URLRouting
- 55. URL Routing • Convertiralias de URL a paths internos de la aplicación Ejemplo: http://www.apuestas.com/futbol => /sport/1 http://www.apuestas.com/futbol/espana/copa-del-rey => /competition/3120
- 56. URL Routing • Convertirpaths internos a friendly URLs Ejemplo: /sport/1 => http://www.apuestas.com/futbol /competition/3120 http://www.apuestas.com/futbol/espana/copa-del-rey
- 57. URL Routing • Mantenerun hash con el routing y otro con los alias $ redis-cli HSET routing /futbol /sport/1 $ redis-cli HSET alias /sport/1 /futbol • Tiempo constante O(1) para cualquier número de rutas/alias
- 58. Otras características... • Pipelining •Transactions • Pub/Sub
- 59. ¿Qué se esperapara próximas vesiones? • Scripting (con LUA) (Redis 2.6) • High resolution expires (Redis 2.6) • Mejoras en el rendimiento de la escritura/lectura de grandes objetos (Redis 2.6) • Redis Cluster (Redis 3.0)
- 60. Algunos consejos • Instanciasde Redis en 64 bits consumen más RAM • No usar el comando KEYS en producción • Comando MONITOR para observar y monitorear
- 61. Benchmarks Processor 2.2 GHz Intel Core i7 redis-benchmark -q -n 100000 Memory 8 GB 1333 MHz DDR3 PING (inline): 108459.87 requests per second PING: 89766.61 requests per second MSET (10 keys): 48053.82 requests per second SET: 80064.05 requests per second GET: 87108.02 requests per second INCR: 82644.62 requests per second LPUSH: 82169.27 requests per second LPOP: 78802.20 requests per second SADD: 71890.73 requests per second SPOP: 93283.58 requests per second LPUSH (again, in order to bench LRANGE): 86880.97 requests per second LRANGE (first 100 elements): 64061.50 requests per second LRANGE (first 300 elements): 40064.10 requests per second LRANGE (first 450 elements): 30478.51 requests per second LRANGE (first 600 elements): 25873.22 requests per second
- 62. Muchas gracias... $ redis-cliHGETALL pricebets 1. Buscamos 2. Programadores 3. PHP 4. [email protected]