Bagaimana Redis mendukung penskalaan horizontal di lingkungan Kubernetes

Redis clustering untuk penskalaan horizontal
Redis Cluster adalah cara resmi Redis mendukung penskalaan horizontal. Ini partisi data di beberapa node Redis menggunakan pendekatan sharding. Setiap node mengelola subset dari ruang kunci, dan cluster secara otomatis merutekan permintaan ke simpul yang sesuai. Di Kubernetes, redis cluster dapat digunakan di beberapa polong untuk mendistribusikan beban dan penyimpanan. Cluster memberikan ketersediaan tinggi dan failover, mereplikasi data di seluruh master dan node replika. Pengaturan ini memungkinkan Redis untuk menangani lebih banyak permintaan dan kumpulan data yang lebih besar dengan menambahkan lebih banyak node ke cluster.

Kubernetes statefulsets untuk identitas dan penyimpanan jaringan yang stabil
Node Redis membutuhkan identitas jaringan yang stabil dan penyimpanan persisten untuk operasi cluster yang konsisten. Kubernetessets biasanya digunakan untuk menggunakan cluster redis. Statefulsets memastikan setiap pod Redis memiliki ID jaringan yang unik dan stabil dan volume persisten untuk daya tahan data. Ini memungkinkan instance Redis untuk mempertahankan identitas dan data mereka di restart dan menjadwal ulang pada node yang berbeda, memfasilitasi penskalaan horizontal yang andal.

Autoscaling pod horizontal dari instance Redis
Kubernetes mendukung horizontal pod Autoscalers (HPA), yang secara otomatis menyesuaikan jumlah replika pod dalam penyebaran atau statefulset berdasarkan penggunaan sumber daya seperti CPU atau metrik khusus. Sementara Redis sendiri stateful dan membutuhkan penanganan yang cermat, menggunakan HPA dalam kombinasi dengan redis cluster dapat membantu secara dinamis skala jumlah node Redis tergantung pada permintaan, sehingga mendukung penskalaan horizontal sebagai respons terhadap beban.

Operator Redis untuk otomatisasi
Beberapa operator Kubernet tersedia untuk mengelola penyebaran Redis, seperti operator Redis dari operator KubedB atau Redis Enterprise. Operator ini menyediakan manajemen deklaratif untuk cluster Redis, mengotomatiskan tugas seperti penskalaan simpul, failover, pembaruan, dan cadangan. Untuk penskalaan horizontal, operator dapat dikonfigurasi untuk membuat atau menghapus redis master dan node replika secara otomatis, menyederhanakan operasi penskalaan tanpa intervensi manual.

Replikasi dan Sentinel
Replikasi Redis, dengan arsitektur master-replika yang dikelola oleh Redis Sentinel, juga dapat digunakan di Kubernetes untuk memberikan beberapa penskalaan horizontal. Beberapa replika master dapat digunakan untuk menyebarkan beban baca dan memberikan ketersediaan tinggi. Namun, pendekatan ini terbatas dibandingkan dengan redis cluster karena semua menulis masih pergi ke satu master, membatasi penskalaan penulisan horizontal.

Sharding dan partisi data
Redis cluster secara otomatis melepas data di beberapa node, dengan masing -masing node menangani subset dari ruang kunci. Ini adalah pusat penskalaan horizontal, karena memungkinkan dataset tumbuh di luar batas memori dari satu instance sementara juga mendistribusikan beban kueri. Kubernetes penyebaran cluster redis memastikan bahwa setiap pecahan berada di pod terpisah dengan sumber daya yang terisolasi.

Pertimbangan Konfigurasi
Saat menskalakan redis secara horizontal di Kubernetes, penting untuk mengonfigurasi volume persisten untuk daya tahan data, menyetel permintaan sumber daya dan batasan untuk setiap pod, dan mengatur kebijakan jaringan yang sesuai untuk komunikasi antar-node. Juga, penemuan layanan yang tepat dan resolusi DNS diperlukan untuk memungkinkan node cluster untuk menemukan satu sama lain dan klien terhubung dengan benar.

Contoh alur kerja untuk penskalaan horizontal
- Menyebarkan cluster Redis menggunakan statefulset atau operator yang mengelola statefulsets.
- Tentukan jumlah master dan node replika yang diperlukan untuk memulai.
- Gunakan konfigurasi diri Redis Cluster sehingga cluster dapat membentuk dan menetapkan slot secara otomatis.
- Gunakan Kubernetes horizontal pod autoscaler atau operator CRD untuk menyesuaikan jumlah replika secara dinamis sebagai perubahan beban.
- Pastikan volume persisten dan pengaturan jaringan diatur dengan benar untuk setiap pod.
- Monitor metrik kesehatan dan kinerja cluster untuk memandu keputusan penskalaan.

Pendekatan cache terdistribusi
Di Kubernetes, penskalaan horizontal pod aplikasi tanpa kewarganegaraan seringkali membutuhkan cache terdistribusi untuk mempertahankan konsistensi data di seluruh replika. Redis, yang dikerahkan sebagai cluster berskala horizontal, berfungsi sebagai lapisan cache dalam memori bersama. Ini memungkinkan pod aplikasi untuk skala masuk atau keluar tanpa kehilangan keadaan cache lokal, mengandalkan cache Redis terdistribusi untuk konsistensi dan akses data cepat.

Tantangan dan keterbatasan
- Redis Single-Threaded Nature membatasi kinerja satu node, membuat penskalaan horizontal penting untuk throughput tinggi.
- Tidak semua perintah Redis dan struktur data sepenuhnya kompatibel atau efisien dalam mode berkerumun, membutuhkan kesadaran aplikasi.
- Mengelola penyimpanan dan failover yang persisten di kluster Kubernetes menambah kompleksitas operasional.
- Menurunkan node Redis tanpa kehilangan data memerlukan pengarahan ulang dan manajemen cluster yang cermat.
- Aplikasi stateful seperti Redis lebih sulit untuk autoscale dibandingkan dengan polong tanpa kewarganegaraan.

Ringkasan
Redis mendukung penskalaan horizontal di Kubernetes dengan menggunakan redis cluster di beberapa pod statefulset dengan ID jaringan yang stabil dan volume persisten. Operator Kubernetes mengotomatiskan manajemen dan penskalaan kelompok -kelompok ini. Autoscaling pod horizontal dapat menyesuaikan jumlah node redis berdasarkan beban. Kombinasi kemampuan sharding redis cluster dan orkestrasi Kubernetes memungkinkan REDIS untuk menangani kumpulan data besar dan volume permintaan tinggi dengan menyebarkan data dan permintaan di banyak node, sementara operator dan autoscaler membantu mengelola siklus penskalaan secara efisien.

Pendekatan ini memungkinkan Redis untuk berfungsi sebagai penyimpanan data dalam memori atau cache yang dapat diskalakan dan berkinerja tinggi di lingkungan kubernet-asli cloud.