Πώς το Redis υποστηρίζει την οριζόντια κλιμάκωση σε περιβάλλοντα Kubernetes

Redis ομαδοποίηση για οριζόντια κλιμάκωση
Το σύμπλεγμα Redis είναι ο επίσημος τρόπος με τον οποίο ο Redis υποστηρίζει την οριζόντια κλιμάκωση. Διαχωρίζει τα δεδομένα σε πολλούς κόμβους Redis χρησιμοποιώντας μια προσέγγιση θορυβώδους. Κάθε κόμβος διαχειρίζεται ένα υποσύνολο του πλήκτρου και το σύμπλεγμα δίνει αυτόματα αιτήματα στον κατάλληλο κόμβο. Στο Kubernetes, το σύμπλεγμα Redis μπορεί να αναπτυχθεί σε πολλαπλά λοβό για τη διανομή φορτίου και αποθήκευσης. Το σύμπλεγμα παρέχει υψηλή διαθεσιμότητα και αποτυχία, αναπαραγωγή δεδομένων σε κόμβους Master και Replica. Αυτή η ρύθμιση επιτρέπει στο Redis να κλιμακωθεί για να χειριστεί περισσότερα αιτήματα και μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων προσθέτοντας περισσότερους κόμβους στο σύμπλεγμα.

Kubernetes Statefulsets για σταθερές ταυτότητες και αποθήκευση δικτύου
Οι κόμβοι Redis απαιτούν σταθερές ταυτότητες δικτύου και επίμονη αποθήκευση για συνεπή λειτουργία συμπλέγματος. Τα kubernetes statefulsets χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανάπτυξη ομάδων redis. Τα StatefulSets εξασφαλίζουν ότι κάθε Redis POD διαθέτει ένα μοναδικό, σταθερό αναγνωριστικό δικτύου και επίμονες όγκους για ανθεκτικότητα των δεδομένων. Αυτό επιτρέπει στις περιπτώσεις Redis να διατηρούν την ταυτότητά τους και τα δεδομένα τους σε όλη την επανεκκίνηση και την αναδιάταξη σε διαφορετικούς κόμβους, διευκολύνοντας την αξιόπιστη οριζόντια κλιμάκωση.

Οριζόντια autoscaling των περιπτώσεων redis
Το Kubernetes υποστηρίζει τους οριζόντιους autoScalers (HPAs), οι οποίοι ρυθμίζουν αυτόματα τον αριθμό των αντιγράφων POD σε μια ανάπτυξη ή το κράτος με βάση τη χρήση πόρων όπως η CPU ή οι προσαρμοσμένες μετρήσεις. Ενώ ο ίδιος ο Redis είναι κρατικός και απαιτεί προσεκτικό χειρισμό, η χρήση HPA σε συνδυασμό με το σύμπλεγμα Redis μπορεί να βοηθήσει στη δυναμική κλιμάκωση του αριθμού των κόμβων Redis ανάλογα με τη ζήτηση, υποστηρίζοντας έτσι την οριζόντια κλιμάκωση σε απόκριση του φορτίου.

Οι χειριστές Redis για αυτοματοποίηση
Αρκετοί χειριστές Kubernetes είναι διαθέσιμοι για τη διαχείριση των αναπτυγμένων redis, όπως ο χειριστής Redis από το KubedB ή το Redis Enterprise. Αυτοί οι φορείς εκμετάλλευσης παρέχουν δηλωτική διαχείριση για συστάδες Redis, αυτοματοποιώντας εργασίες όπως η κλιμάκωση των κόμβων, η αποτυχία, οι ενημερώσεις και τα αντίγραφα ασφαλείας. Για οριζόντια κλιμάκωση, οι χειριστές μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να δημιουργούν ή να διαγράφουν αυτόματα τους κόμβους Redis Master και Replica, απλοποιώντας τις λειτουργίες κλιμάκωσης χωρίς χειροκίνητη παρέμβαση.

Αναπαραγωγή και Sentinel
Η αναπαραγωγή του Redis, με αρχιτεκτονική Master-Replica που διαχειρίζεται ο Redis Sentinel, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στο Kubernetes για να παρέχει κάποια οριζόντια κλιμάκωση. Πολλαπλά αντίγραφα του πλοιάρχου μπορούν να αναπτυχθούν για να διαδώσουν το φορτίο ανάγνωσης και να παρέχουν υψηλή διαθεσιμότητα. Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση είναι περιορισμένη σε σύγκριση με το σύμπλεγμα Redis, επειδή όλοι οι γράφουν εξακολουθούν να πηγαίνουν σε έναν κύριο, περιορίζοντας την οριζόντια κλιμάκωση γραφής.

Sharding και διαχωρισμός δεδομένων
Το σύμπλεγμα Redis παραβιάζει αυτόματα τα δεδομένα σε πολλαπλούς κόμβους, με κάθε κόμβο να χειρίζεται ένα υποσύνολο του πλήκτρου. Αυτό είναι κεντρικό για την οριζόντια κλιμάκωση, καθώς επιτρέπει στο σύνολο δεδομένων να αναπτυχθεί πέρα ​​από τα όρια μνήμης μιας ενιαίας στιγμής, ενώ παράλληλα διανέμει το φορτίο ερωτήματος. Η ανάπτυξη του Kubernetes του ομίλου Redis εξασφαλίζει ότι κάθε θραύση κατοικεί σε ξεχωριστό κορμό με απομονωμένους πόρους.

Σκέψεις διαμόρφωσης
Κατά την κλιμάκωση του Redis οριζόντια σε Kubernetes, είναι σημαντικό να διαμορφώσουμε επίμονες όγκους για ανθεκτικότητα των δεδομένων, να συντονίζουν τα αιτήματα και τα όρια των πόρων για κάθε POD και να δημιουργήσουν κατάλληλες πολιτικές δικτύου για την επικοινωνία μεταξύ των κόμβων. Επίσης, είναι απαραίτητα η κατάλληλη ανακάλυψη υπηρεσιών και η ανάλυση DNS για να επιτρέπεται στους κόμβους των συμπλέγματος να εντοπιστούν ο ένας τον άλλον και οι πελάτες να συνδεθούν σωστά.

Παράδειγμα ροής εργασίας για οριζόντια κλιμάκωση
- Αναπτύξτε ένα σύμπλεγμα redis χρησιμοποιώντας ένα statefulset ή έναν χειριστή που διαχειρίζεται statefulsets.
- Καθορίστε τον αριθμό των κόμβων Master και Replica που απαιτούνται για να ξεκινήσετε.
- Χρησιμοποιήστε την αυτοπεποίθηση του Redis Cluster, ώστε το σύμπλεγμα να μπορεί να σχηματίσει και να αντιστοιχίσει αυτόματα τις υποδοχές.
- Χρησιμοποιήστε το Kubernetes Horizontal Pod AutoScaler ή CRD του χειριστή για να ρυθμίσετε τον αριθμό των αντιγράφων δυναμικά ως μεταβολές φορτίου.
- Βεβαιωθείτε ότι οι επίμονες όγκοι και οι ρυθμίσεις δικτύου είναι σωστά εγκατάσταση για κάθε pod.
- Παρακολουθήστε τις μετρήσεις υγείας και απόδοσης του συμπλέγματος για να καθοδηγήσετε τις αποφάσεις κλιμάκωσης.

Διανεμημένη προσέγγιση cache
Στο Kubernetes, η οριζόντια κλιμάκωση των λοβών των ανιθαγενών απαιτεί συχνά μια κατανεμημένη προσωρινή μνήμη για τη διατήρηση της συνέπειας των δεδομένων μεταξύ των αντιγράφων. Ο Redis, που αναπτύσσεται ως οριζόντια κλιμακωτό σύμπλεγμα, χρησιμεύει ως κοινόχρηστο στρώμα προσωρινής μνήμης στη μνήμη. Αυτό επιτρέπει στα λοβό εφαρμογών να κλιμακώνονται μέσα ή έξω χωρίς να χάσουν τοπική κατάσταση κρυφής μνήμης, βασιζόμενοι στην κατανεμημένη cache Redis για συνέπεια και γρήγορη πρόσβαση δεδομένων.

Προκλήσεις και περιορισμοί
- Η φύση Redis μεμονωμένη σβήνει περιορίζει την απόδοση ενός μόνο κόμβου, καθιστώντας την οριζόντια κλιμάκωση απαραίτητη για την υψηλή απόδοση.
- Όλες οι εντολές REDIS και οι δομές δεδομένων είναι πλήρως συμβατές ή αποτελεσματικές σε λειτουργία συσσωματωμένων, απαιτώντας την ευαισθητοποίηση της εφαρμογής.
- Η διαχείριση της επίμονης αποθήκευσης και της αποτυχίας σε συστάδες Kubernetes προσθέτει λειτουργική πολυπλοκότητα.
- Η κλιμάκωση των κόμβων Redis χωρίς απώλεια δεδομένων απαιτεί προσεκτική επανεμφάνιση και διαχείριση συμπλέγματος.
- Οι κρατικές εφαρμογές όπως το Redis είναι πιο δύσκολες για αυτόOSCALE σε σύγκριση με τα ανιθαγενή λοβό.

Περίληψη
Ο Redis υποστηρίζει την οριζόντια κλιμάκωση στο Kubernetes, αναπτύσσοντας το σύμπλεγμα Redis σε πολλαπλούς λοβούς με σταθερά αναγνωριστικά δικτύου και επίμονες όγκους. Οι χειριστές Kubernetes αυτοματοποιούν τη διαχείριση και την κλιμάκωση αυτών των συστάδων. Η οριζόντια autoscaling pod μπορεί να ρυθμίσει τον αριθμό των κόμβων Redis με βάση το φορτίο. Ο συνδυασμός των δυνατοτήτων του Redis Cluster και της ενορχηστρώσης του Kubernetes επιτρέπει στον Redis να χειρίζεται τα μεγάλα σύνολα δεδομένων και τους υψηλούς όγκους αιτήσεων με την εξάπλωση δεδομένων και αιτήσεων σε πολλούς κόμβους, ενώ οι χειριστές και οι αυτοκράτορες βοηθούν στην αποτελεσματική διαχείριση του κύκλου ζωής.

Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει στο Redis να χρησιμεύσει ως ένα κλιμακωτό κατάστημα δεδομένων ή μνήμης προσωρινής μνήμης υψηλής απόδοσης σε περιβάλλοντα Kubernetes.