Làm thế nào để Redis hỗ trợ tỷ lệ ngang trong môi trường Kubernetes

Redis phân cụm cho tỷ lệ ngang
Redis Cluster là cách chính thức Redis hỗ trợ tỷ lệ ngang. Nó phân vùng dữ liệu trên nhiều nút redis bằng cách sử dụng phương pháp thu nhỏ. Mỗi nút quản lý một tập hợp con của không gian phím và cụm tự động định tuyến yêu cầu đến nút thích hợp. Trong Kubernetes, Redis Cluster có thể được triển khai trên nhiều nhóm để phân phối tải và lưu trữ. Cụm cung cấp tính khả dụng cao và chuyển đổi dự phòng, sao chép dữ liệu trên các nút chính và bản sao. Thiết lập này cho phép Redis mở rộng quy mô để xử lý nhiều yêu cầu hơn và các bộ dữ liệu lớn hơn bằng cách thêm nhiều nút vào cụm.

Kubernetes Statefulsets cho danh tính và lưu trữ mạng ổn định
Các nút Redis yêu cầu nhận dạng mạng ổn định và lưu trữ liên tục cho hoạt động cụm nhất quán. Kubernetes Statefulsets thường được sử dụng để triển khai các cụm Redis. Statefulsets đảm bảo mỗi pod Redis có ID mạng ổn định, duy nhất và khối lượng liên tục cho độ bền của dữ liệu. Điều này cho phép các trường hợp Redis duy trì danh tính và dữ liệu của chúng trên các khởi động lại và sắp xếp lại trên các nút khác nhau, tạo điều kiện cho tỷ lệ ngang đáng tin cậy.

Pod nằm ngang tự động hóa các trường hợp Redis
Kubernetes hỗ trợ các bộ tự động pod ngang (HPA), tự động điều chỉnh số lượng bản sao pod trong triển khai hoặc trạng thái dựa trên việc sử dụng tài nguyên như CPU ​​hoặc số liệu tùy chỉnh. Mặc dù bản thân Redis là trạng thái và yêu cầu xử lý cẩn thận, việc sử dụng HPA kết hợp với cụm Redis có thể giúp mở rộng động số lượng các nút redis tùy theo nhu cầu, do đó hỗ trợ tỷ lệ ngang để đáp ứng với tải.

Các nhà khai thác Redis để tự động hóa
Một số nhà khai thác Kubernetes có sẵn để quản lý các triển khai Redis, chẳng hạn như toán tử Redis từ KubedB hoặc Redis Enterprise Toán tử. Các nhà khai thác này cung cấp quản lý khai báo cho các cụm Redis, tự động hóa các tác vụ như tỷ lệ nút, chuyển đổi dự phòng, cập nhật và sao lưu. Đối với tỷ lệ ngang, các toán tử có thể được cấu hình để tạo hoặc xóa các nút redis và các nút sao chép, đơn giản hóa các hoạt động tỷ lệ mà không cần can thiệp thủ công.

Sao chép và Sentinel
Redis Reprication, với kiến ​​trúc redplica chính được quản lý bởi Redis Sentinel, cũng có thể được sử dụng trong Kubernetes để cung cấp một số tỷ lệ ngang. Nhiều bản sao của Master có thể được triển khai để phân tán tải đọc và cung cấp tính khả dụng cao. Tuy nhiên, cách tiếp cận này bị hạn chế so với Redis Cluster vì tất cả các văn bản vẫn được chuyển đến một bậc thầy, hạn chế tỷ lệ ghi ngang.

Phân vùng Dữ liệu và phân vùng dữ liệu
Redis Cluster tự động gửi dữ liệu trên nhiều nút, với mỗi nút xử lý một tập hợp con của không gian phím. Đây là trung tâm của tỷ lệ ngang, vì nó cho phép bộ dữ liệu phát triển vượt quá giới hạn bộ nhớ của một trường hợp duy nhất trong khi cũng phân phối tải truy vấn. Kubernetes triển khai cụm Redis đảm bảo rằng mỗi Shard nằm trong một nhóm riêng biệt với các tài nguyên bị cô lập.

Cấu hình cân nhắc
Khi chia tỷ lệ theo chiều ngang trong Kubernetes, điều quan trọng là phải định cấu hình khối lượng liên tục về độ bền của dữ liệu, các yêu cầu tài nguyên điều chỉnh và giới hạn cho từng POD và thiết lập các chính sách mạng thích hợp cho giao tiếp giữa các nút. Ngoài ra, khám phá dịch vụ thích hợp và độ phân giải DNS là cần thiết để cho phép các nút cụm định vị lẫn nhau và khách hàng kết nối chính xác.

Ví dụ quy trình làm việc cho tỷ lệ ngang
- Triển khai cụm Redis bằng cách sử dụng trạng thái hoặc nhà điều hành quản lý trạng thái.
- Xác định số lượng các nút chính và bản sao cần thiết để bắt đầu.
- Sử dụng tự cấu hình của Redis Cluster để cụm có thể hình thành và gán các vị trí tự động.
- Sử dụng Kubernetes Horizontal Pod AutoScaler hoặc toán tử CRDS để điều chỉnh số lượng bản sao một cách linh hoạt khi thay đổi tải.
- Đảm bảo khối lượng và cài đặt mạng liên tục được thiết lập chính xác cho mỗi nhóm.
- Giám sát các số liệu về sức khỏe và hiệu suất của cụm để hướng dẫn các quyết định mở rộng.

Phương pháp tiếp cận bộ đệm phân phối
Trong Kubernetes, tỷ lệ ngang của các nhóm ứng dụng không trạng thái thường yêu cầu bộ đệm phân tán để duy trì tính nhất quán của dữ liệu trên các bản sao. Redis, được triển khai như một cụm được chia tỷ lệ theo chiều ngang, đóng vai trò là lớp bộ nhớ cache trong bộ nhớ chia sẻ. Điều này cho phép các nhóm ứng dụng mở rộng quy mô trong hoặc ngoài mà không mất trạng thái bộ đệm cục bộ, dựa vào bộ đệm redis phân tán để có tính nhất quán và truy cập dữ liệu nhanh.

Những thách thức và hạn chế
- Bản chất đơn lẻ redis giới hạn hiệu suất của một nút duy nhất, làm cho tỷ lệ ngang cần thiết cho thông lượng cao.
- Không phải tất cả các lệnh và cấu trúc dữ liệu Redis đều tương thích hoàn toàn hoặc hiệu quả trong chế độ phân cụm, yêu cầu nhận thức ứng dụng.
- Quản lý lưu trữ và chuyển đổi dự phòng liên tục trong các cụm Kubernetes thêm độ phức tạp hoạt động.
- Việc mở rộng các nút Redis mà không mất dữ liệu đòi hỏi phải có vỏ bọc cẩn thận và quản lý cụm.
- Các ứng dụng trạng thái như Redis khó tự động hơn so với các nhóm không trạng thái.

Bản tóm tắt
Redis hỗ trợ tỷ lệ ngang trong Kubernetes bằng cách triển khai cụm Redis trên nhiều nhóm trạng thái với ID mạng ổn định và khối lượng liên tục. Các nhà khai thác Kubernetes tự động hóa quản lý và nhân rộng các cụm này. Tự động phân tích pod ngang có thể điều chỉnh số nút redis dựa trên tải. Sự kết hợp giữa khả năng chia cắt của Redis Cluster và bản phối hợp Kubernetes cho phép Redis xử lý các bộ dữ liệu lớn và khối lượng yêu cầu cao bằng cách truyền dữ liệu và yêu cầu trên nhiều nút, trong khi các toán tử và bộ tự động giúp quản lý vòng đời mở rộng hiệu quả.

Cách tiếp cận này cho phép Redis phục vụ như một kho lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ có thể mở rộng, có khả năng mở rộng cao trong môi trường Kubernetes bản địa.