Redis Enterprise 功能與 Redis 6 新功能詳解

Redis Enterprise 不僅繼承了開源 Redis 的簡潔和高效，更進一步提升了其擴充套件性、可用性和安全性，使其成為企業級應用程式的理想選擇。透過無分享架構和自動重新分片，Redis Enterprise 實作了線性擴充套件，輕鬆應對高流量和大量資料。同時，多模型支援、高用性和資料持久化機制也確保了資料的完整性和業務的連續性。而 Redis 6 的 ACL、RESP3、使用者端快取和 I/O 執行緒等新功能，則進一步提升了 Redis 的安全性、效能和開發彈性，為開發者提供了更強大的工具和更優異的體驗。

Redis Enterprise 功能詳解

Redis Enterprise 是由開發開源 Redis 的團隊開發的強大記憶體資料函式庫平台。它在保持 Redis 簡潔性和高效能的同時，增加了許多企業級功能，如線性擴充套件至數億次操作每秒、具有本地延遲的 Active-Active 全球分佈、支援大資料集的 Redis on Flash（達到與磁碟型資料函式庫相當的基礎設施成本），以及根據內建永續性和單數字秒級容錯移轉的 99.999% 正常執行時間。

線性擴充套件能力

與其他叢集資料函式庫佈署一樣，監控和維護 Redis 開源叢集模式非常具有挑戰性。此外，由於 Redis 是單執行緒的，因此無法有效利用多核機器。Redis Enterprise 採用無分享叢集架構，能夠在擴充套件架構中無需承受非線性開銷，從而實作無限線性擴充套件。在單個叢集節點上佈署多個 Redis 例項，以充分利用多核架構。增強的連線管理、請求排程和高效能管道執行，實作跨所有資料型別和模型無與倫比的亞毫秒級效能。

Redis Enterprise 允許在執行時進行垂直擴充套件（分配更多基礎設施 RAM、CPU 或節點）和水平擴充套件（分配更多資料函式庫分片）。自動重新分片和重新平衡確保基礎設施資源的最佳利用，同時提供卓越的應用程式效能和高擴充套件性。

程式碼範例：Redis Enterprise 叢集組態

# Redis Enterprise 叢集組態範例
import redis

# 連線到 Redis Enterprise 叢集
def connect_to_cluster(host, port):
    try:
        client = redis.RedisCluster(host=host, port=port, decode_responses=True)
        return client
    except Exception as e:
        print(f"連線失敗：{e}")
        return None

# 組態叢集節點
def configure_cluster_nodes(client, nodes):
    try:
        # 新增節點到叢集
        for node in nodes:
            client.cluster_meet(node['host'], node['port'])
        return True
    except Exception as e:
        print(f"組態節點失敗：{e}")
        return False

# 主函式
if __name__ == "__main__":
    host = 'localhost'
    port = 6379
    nodes = [{'host': 'node1', 'port': 6380}, {'host': 'node2', 'port': 6381}]
    
    client = connect_to_cluster(host, port)
    if client:
        if configure_cluster_nodes(client, nodes):
            print("叢集組態成功")
        else:
            print("叢集組態失敗")
    else:
        print("無法連線到叢集")

內容解密：

1. 連線叢集：使用 redis.RedisCluster 連線到 Redis Enterprise 叢集。
2. 節點組態：透過 cluster_meet 方法將新節點新增到叢集中。
3. 錯誤處理：捕捉並處理連線和組態過程中的異常。

多模型資料函式庫支援

現代應用程式需要根據使用案例選擇專門的資料函式庫。然而，隨著資料儲存的增加，保持這些資料函式庫同步變得更加困難。此外，維護多個資料函式庫的成本非常高。Redis Enterprise 透過模組（如 RediSearch、RedisGraph、RedisJSON、RedisTimeSeries 和 RedisAI）擴充套件了 Redis 的功能，以支援任何資料建模方法，並允許跨模組和核心執行操作。

程式碼範例：使用 RedisJSON 儲存 JSON 資料

# 使用 RedisJSON 儲存 JSON 資料範例
import redis
import json

# 連線到 Redis
def connect_to_redis(host, port):
    try:
        client = redis.Redis(host=host, port=port, decode_responses=True)
        return client
    except Exception as e:
        print(f"連線失敗：{e}")
        return None

# 儲存 JSON 資料
def store_json_data(client, key, data):
    try:
        client.json().set(key, '$', data)
        return True
    except Exception as e:
        print(f"儲存 JSON 資料失敗：{e}")
        return False

# 主函式
if __name__ == "__main__":
    host = 'localhost'
    port = 6379
    key = 'user:1'
    data = {'name': 'John', 'age': 30}
    
    client = connect_to_redis(host, port)
    if client:
        if store_json_data(client, key, data):
            print("JSON 資料儲存成功")
        else:
            print("JSON 資料儲存失敗")
    else:
        print("無法連線到 Redis")

內容解密：

1. 連線 Redis：使用 redis.Redis 連線到 Redis。
2. 儲存 JSON：使用 client.json().set 方法將 JSON 資料儲存在 Redis 中。
3. 錯誤處理：捕捉並處理連線和儲存過程中的異常。

高用性

Redis Enterprise 提供不間斷的高用性和對使用者的透明度，包括無磁碟複製、即時故障檢測和跨機架、區域和地理位置的單數字秒級容錯移轉。它在叢集變更操作（如新增新節點到叢集、升級軟體和重新平衡及重新分片資料）期間仍能提供高吞吐量和低延遲。

程式碼範例：組態 Redis Enterprise 高用性

# 組態 Redis Enterprise 高用性範例
import redis

# 組態高用性
def configure_high_availability(client, database_id):
    try:
        # 啟用高用性
        client.execute_command('CONFIG SET', 'ha-enabled', 'true')
        # 組態容錯移轉策略
        client.execute_command('CONFIG SET', 'failover-policy', 'always')
        return True
    except Exception as e:
        print(f"組態高用性失敗：{e}")
        return False

# 主函式
if __name__ == "__main__":
    host = 'localhost'
    port = 6379
    
    client = redis.Redis(host=host, port=port, decode_responses=True)
    database_id = 'my_database'
    
    if configure_high_availability(client, database_id):
        print("高用性組態成功")
    else:
        print("高用性組態失敗")

內容解密：

1. 啟用高用性：使用 CONFIG SET 命令啟用高用性。
2. 組態容錯移轉策略：設定容錯移轉策略為 always 以確保高用性。
3. 錯誤處理：捕捉並處理組態過程中的異常。

資料持久化

Redis Enterprise 是一個完全持久化的資料函式庫。它支援完全自動化的資料持久化機制，在沒有 DRAM 中資料集副本的情況下，Redis Enterprise 將在連線到故障節點的網路附加裝置中找到資料集的最新副本，並用它來填充新雲例項上的 Redis 分片。

程式碼範例：組態 Redis 資料持久化

# 組態 Redis 資料持久化範例
import redis

# 組態資料持久化
def configure_persistence(client, database_id):
    try:
        # 啟用 AOF 持久化
        client.execute_command('CONFIG SET', 'appendonly', 'yes')
        # 組態 AOF 同步策略
        client.execute_command('CONFIG SET', 'appendfsync', 'everysec')
        return True
    except Exception as e:
        print(f"組態資料持久化失敗：{e}")
        return False

# 主函式
if __name__ == "__main__":
    host = 'localhost'
    port = 6379
    
    client = redis.Redis(host=host, port=port, decode_responses=True)
    database_id = 'my_database'
    
    if configure_persistence(client, database_id):
        print("資料持久化組態成功")
    else:
        print("資料持久化組態失敗")

內容解密：

1. 啟用 AOF 持久化：使用 CONFIG SET 命令啟用 AOF（Append Only File）持久化。
2. 組態 AOF 同步策略：設定 AOF 同步策略為 everysec 以平衡效能和持久化需求。
3. 錯誤處理：捕捉並處理組態過程中的異常。

自動備份與還原

除了資料持久化功能外，Redis Enterprise 提供開箱即用的備份和還原服務。可以透過排程備份和執行時備份（使用 REST API 或 Web 控制檯）來組態 Redis Enterprise 資料函式庫備份。備份可以組態到主要公有雲端儲存解決方案（Amazon S3、Azure Blob Storage 或 Google Cloud Storage）以及 FTP 或 Swift 服務。

多租戶支援

Redis Enterprise 是多租戶軟體，其中單一佈署的 Redis Enterprise 軟體（通常佈署為節點叢集）可服務數百個租戶。每個租戶都有自己的 Redis 資料函式庫端點，該端點與其他 Redis 資料函式庫完全隔離。每個在此叢集中託管的資料函式庫都有獨立的屬性，如端點、記憶體分配、埠、密碼、分片數量、警示等。

地理分散式資料函式庫複製

Redis Enterprise 支援多種複製技術，包括：

• Active-Passive：被動伺服器是冷備份，用於高用性、手動災難還原和資料永續性。
• Active-Read-replica：讀取副本以唯讀模式提供，用於分散式快取。
• Active-Active：所有資料函式庫例項都可用於讀取和寫入操作，用於實作地理分散式應用的本地延遲、自動災難還原、負載分配、資料整合等。

Redis 6 新功能解析

Redis 6 是 Redis 的一個重要版本，於 2020 年正式發布。這個版本引入了許多新功能和改進，包括 ACLs、RESP3、使用者端快取、I/O 執行緒等。

存取控制列表（ACLs）

Redis 6 引入了存取控制列表（ACLs），允許管理員對不同使用者設定不同的許可權，從而提高 Redis 的安全性。ACLs 可以限制使用者對特定命令的存取，例如禁止某些使用者執行 FLUSHALL 或 CONFIG 命令。

ACLs 的實作是根據使用者名稱和密碼的驗證機制。管理員可以為每個使用者設定不同的密碼和許可權，並將這些設定儲存在 Redis 的組態檔案中。

### ACLs 設定範例
ACL SETUSER myuser on >mypassword +@all -@dangerous

在這個範例中，我們建立了一個名為 myuser 的使用者，並設定其密碼為 mypassword。+@all 表示該使用者可以執行所有命令，而 -@dangerous 表示該使用者不能執行危險命令。

內容解密：

• ACL SETUSER：用於設定或修改使用者的 ACL 規則。
• myuser：要設定的使用者名稱。
• on：啟用該使用者。
• >mypassword：設定使用者的密碼。
• +@all：允許使用者執行所有命令。
• -@dangerous：禁止使用者執行危險命令。

RESP3 通訊協定

Redis 6 引入了新的通訊協定 RESP3，提供了更好的效能和更多的功能。RESP3 支援更多資料型別，例如布林值和數值，並且可以更好地處理錯誤。

RESP3 的主要改進包括：

• 支援更多資料型別
• 更好的錯誤處理
• 更高效的資料傳輸

### RESP3 範例
*3
$3
SET
$4
mykey
$5
myvalue

在這個範例中，我們使用 RESP3 通訊協定執行了一個 SET 命令，將 mykey 的值設為 myvalue。

內容解密：

• *3：表示該命令有 3 個引數。
• $3、$4、$5：表示後續引數的長度。
• SET、mykey、myvalue：分別代表命令和其引數。

使用者端快取

Redis 6 引入了使用者端快取功能，允許使用者端在本地快取 Redis 的資料，從而減少對 Redis 的請求次數，提高效能。

使用者端快取可以透過 Redis 的 CLIENT TRACKING 命令來啟用或停用。

### 使用者端快取範例
CLIENT TRACKING ON

在這個範例中，我們啟用了使用者端快取功能。

內容解密：

• CLIENT TRACKING：用於控制使用者端快取的命令。
• ON：啟用使用者端快取。

I/O 執行緒

Redis 6 引入了 I/O 執行緒，允許 Redis 使用多個執行緒來處理 I/O 操作，從而提高效能。

I/O 執行緒可以透過 Redis 的組態檔案來設定。

### I/O 執行緒設定範例
io-threads 4

在這個範例中，我們將 I/O 執行緒的數量設為 4。

內容解密：

• io-threads：用於設定 I/O 執行緒數量的組態選項。
• 4：表示啟用 4 個 I/O 執行緒。

Redis 6 的未來發展

Redis 6 的發布標誌著 Redis 的一個新時代。未來，Redis 將繼續發展和改進，提供更多的功能和更好的效能。

Redis 的開發團隊將繼續致力於提高 Redis 的效能、安全性和可用性，並且會根據使用者的需求和反饋，不斷改進和最佳化 Redis。

附錄

Redis 6 新功能列表

• ACLs
• RESP3
• 使用者端快取
• I/O 執行緒
• Diskless replication on replicas
• Redis-benchmark cluster support + Redis-cli improvements
• Systemd support rewrite
• Redis Cluster proxy
• Disque module

Redis 6 相關資源

• Redis 官方網站
• Redis 6 發布說明
• Redis GitHub 倉函式庫

本篇文章探討了 Redis 6 的新功能，包括 ACLs、RESP3、使用者端快取和 I/O 執行緒等，並且提供了詳細的範例和說明。希望本篇文章能夠幫助讀者更好地理解和使用 Redis 6。

Redis 存取控制列表（ACL）與 RESP3 協定詳解

Redis 的存取控制列表（ACL）功能為資料函式庫的安全性與存取管理提供了強大的支援。ACL 允許管理者針對不同使用者設定細緻的許可權控制，從而提升資料的安全性與系統的整體管理效率。此外，Redis Serialization Protocol（RESP）及其最新版本 RESP3 在客戶端與伺服器之間的通訊中扮演著關鍵角色。本文將探討 ACL 的使用方法及其重要性，並分析 RESP3 協定的改進與優勢。

ACL 的優勢與應用

ACL 的引入使得 Redis 資料函式庫能夠實作使用者層級的存取控制，允許管理者為不同使用者設定不同的操作許可權，從而有效控制使用者對資料的操作範圍。ACL 的主要優勢包括：

1. 簡化存取控制：ACL 允許管理者為每個使用者設定特定的命令、鍵值或鍵值模式的存取許可權，極大地簡化了存取控制的管理。
2. 限制危險命令：可以輕鬆停用如 FLUSHALL、DEL 等危險命令，降低資料意外丟失的風險。
3. 監控與除錯：ACL LOG 命令允許管理者檢視違反 ACL 設定的客戶端操作，幫助及時發現並解決潛在的安全問題。

ACL 指令詳解

以下是一些常用的 ACL 指令及其功能：

1. ACL LIST：列出目前生效的 ACL 設定。

   >> ACL LIST
   1) "user default on ~* +@all"
   

   上述輸出表示預設使用者對所有鍵值具有所有命令的存取許可權。

2. ACL SETUSER：設定新使用者或修改現有使用者的許可權。

   >> ACL SETUSER admin on >redispass ~* +@admin
   OK
   

   該指令建立了一個名為 admin 的使用者，設定密碼為 redispass，並允許其存取所有鍵值及執行 admin 分類別下的命令。

3. ACL GETUSER：檢視特定使用者的許可權設定。

   >> ACL GETUSER default
   1) "flags"
   2) 1) "on"
      2) "allcommands"
      3) "allkeys"
   ...
   

   該指令顯示了預設使用者的詳細許可權設定。

實際操作範例

假設我們需要建立一個名為 suyog 的使用者，該使用者僅能存取以 user: 開頭的鍵值，並且只能執行 GET 命令讀取這些鍵值，而不能進行寫入操作。操作步驟如下：

1. 建立使用者 suyog 並設定許可權：

   >> ACL SETUSER suyog on >suyogpass ~user:* +get
   OK
   

2. 驗證使用者許可權：

   >> AUTH suyog suyogpass
   OK
   >> GET product:145
   (error) NOPERM this user has no permissions to access one of the keys used as arguments
   >> GET user:34
   (nil)
   >> SET user:34 profile-data
   (error) NOPERM this user has no permissions to run the 'set' command or its subcommand
   

   從上述輸出可以看出，使用者 suyog 無法存取非 user: 開頭的鍵值，也無法執行 SET 命令寫入資料。

RESP3 協定改進與優勢

Redis Serialization Protocol（RESP）是 Redis 客戶端與伺服器之間通訊的基礎協定。隨著 Redis 的發展，RESP3 作為其最新版本，引入了多項改進以提升協定的語義能力與效能。

RESP3 的主要改進

1. 增強語義能力：RESP3 提升了客戶端對資料型別的理解能力。例如，對於 LRANGE、SMEMBERS 和 HGETALL 等命令的回應，RESP3 能夠更準確地傳達資料的型別資訊（陣列、集合、對映等），從而簡化客戶端的處理邏輯。

2. 改進資料傳輸效率：RESP3 在資料傳輸的效率上進行了最佳化，支援更高效的資料解析與傳輸機制。

3. 向後相容性：儘管 RESP3 引入了新的功能與改進，但它仍然保持了與舊版 RESP 的相容性，確保現有的客戶端與應用程式能夠平滑升級。

RESP3 的應用前景

隨著 Redis 的不斷發展，RESP3 將在以下方面發揮重要作用：

1. 提升客戶端函式庫的開發效率：透過提供更豐富的語義資訊，RESP3 能夠簡化客戶端函式庫的實作，提升開發效率。

2. 增強系統的整體效能：RESP3 的最佳化將有助於提升 Redis 系統的整體效能，特別是在大規模資料處理與高併發場景下。

3. 促進 Redis 生態系統的發展：RESP3 的改進將進一步鞏固 Redis 在資料函式庫與快取領域的領先地位，促進其生態系統的繁榮。