Кластеризація REDIS та реплікація Redis - це два основні, але різні механізми, що використовуються для досягнення наявності даних, масштабованості та толерантності до несправностей при розгортаннях Redis, особливо під час роботи Redis на Kubernetes. Розуміння їх відмінностей вимагає детального розгляду їх архітектури, функціональності та оперативної поведінки в контексті середовищ Кубернети.
Реплікація Redis в Kubernetes:
Реплікація в Redis відноситься до архітектури Master-Replica (раніше називається Master-Slave), де один головний вузол зберігає набір даних, що записуються, і одна або кілька реплік підтримують копії цих даних. Ці репліки є лише для читання копії, які синхронізуються з майстром асинхронно. Якщо головний вузол провалюється, один із реплік може бути просувається для того, щоб стати новим майстром, тим самим забезпечуючи високу доступність.
При розгортанні в Kubernetes реплікація Redis, як правило, передбачає запуску StatefulSet для майстра та іншого StatefulSet або набір стручок для реплік. Служби Kubernetes, як правило, Clusterip Services, керують доступом до цих екземплярів REDIS. Реплікація в цій установці покращує масштабованість читання, оскільки запити на читання можуть бути розподілені через кілька реплік, що мають лише для читання, зменшуючи навантаження з головного вузла. Однак усі операції з написання все ще спрямовані на головний вузол, оскільки репліки не приймають запитів на запис.
Реплікація корисна для випадків використання, коли для читання пропускної здатності потрібно збільшити, або необхідна надмірність даних для сценаріїв відмови. Однак реплікація не забезпечує автоматичне розподіл даних або осколки. Це означає, що весь набір даних зберігається на майстрі і повністю повторюється до реплік, що може обмежити масштабованість для дуже великих наборів даних.
Ключові моменти щодо реплікації Redis під Kubernetes:
- Він надає можливості надмірності та відмови, копіюючи дані з головного в репліки.
- Прочитані операції можна масштабувати горизонтально, розподіляючи запити між реплік.
- Операції з запитом обробляються виключно майстром, який може стати вузьким місцем під високим навантаженням на записі.
- Просування відмови та репліки часто вимагають зовнішніх інструментів, таких як оператори Redis Sentinel або Kubernetes для автоматизації.
- Дані повністю дублюються, тому реплікація не зменшує обмеження пам'яті одиночних вузлів.
- Інтеграція з Kubernetes Statefulsets забезпечує постійну ідентичність для Redis Pods та забезпечує стабільну мережеву ідентичність для головних та реплік.
- Репліки асинхронно копіюють дані, тому може бути незначне відставання від реплікації, що впливає на послідовність читання.
Кластеризація Redis в Kubernetes:
Cluster Redis - це розподілена реалізація Redis, яка підтримує автоматичне осколення та реплікацію. Він розбиває набір даних по декількох головних вузлах, кожен з яких відповідає за підмножину клавіш, визначених хеш -слотами (16 384 хеш -слотів у кластері Redis). Кожен головний вузол може мати репліки для високої доступності, вшановуючи принцип реплікації в межах кожного осколка.
Ця архітектура дозволяє кластеру Redis масштабувати як горизонтально, так і обробляти високу доступність. Кластер керує розділенням даних (Sharding), тому кожен вузол містить лише частину набору даних, а не повну копію. Кластер Redis може обробляти відмову на рівні осколки без необхідності зовнішніх інструментів, таких як Sentinel.
Розгортання кластера Redis на Kubernetes зазвичай передбачає використання державних комплектів для управління вузлами Redis (Masters та Replicas). Більш складні мережеві конфігурації необхідні, оскільки клієнти повинні мати можливість спілкуватися з правильним вузлом на основі ключового картографування хеш -слотів. Послуги Kubernetes, включаючи безголовні послуги, полегшують прямий доступ до стручок, необхідний топологією кластерів.
Ключові оперативні аспекти кластера Redis в Kubernetes:
- Забезпечує автоматичне осколення даних, розповсюджуючи дані через кілька головних вузлів для горизонтальної масштабованості.
- Кожен головний вузол обробляє підмножину хеш -слотів, з репліками для відмови та надмірності всередині кожного осколка.
- Підтримує високу доступність та допуску несправностей з автоматичним відмовою та переробкою.
- Клієнти повинні підтримувати протокол кластера Redis для команд маршруту для виправлення вузлів на основі хеш -слотів.
- Конфігурація мережі в Kubernetes є більш складною, оскільки клієнти безпосередньо спілкуються з окремими стручками Redis, а не однією службою, що збалансував навантаження.
- STATEFULSETS забезпечують стабільні ідентичності стручка, необхідні для зв'язку кластерних вузлів.
- Кластер Redis може підтримувати доступність під час мережевих перегородків та збоїв вузлів, сприяючи реплік.
Відмінності в масштабності та розподілі даних:
Реплікація Redis забезпечує надмірність даних, дублюючи повний набір даних від головного до реплік. Він масштабує ємність читання, але не масштабує масштаб ємності запису або розміру набору даних, що перевищує ємність одного головного вузла. Майстер зберігає весь набір даних, який може створювати обмеження через обмеження пам'яті.
Кластер Redis, однак, масштабує як читання, так і запису, розбиваючи набір даних на декількох вузлах (осколках). Кожен осколок має лише частку даних, що дозволяє системі обробляти набори даних, що перевищують пам'ять одного вузла. Писи розповсюджені між осколками, тому ємність запису кластера збільшується за рахунок додавання більше майстрів.
Розподіл даних та операції:
У налаштуваннях реплікації всі дані присутні на Master та копії на репліках. Операції, особливо пишуть, переходять на один вузол. Зчитування можуть перейти до реплік, але багато ключі, які охоплюють кілька вузлів, є простими, оскільки є лише одне джерело даних.
У кластері Redis дані розділені хеш -слотом, тому деякі команди, пов’язані з кількома клавішами, вимагають від усіх клавіш, щоб належати до того ж хеш -слота. Багато ключових команд у різних слотах не вдасться, оскільки дані знаходяться на різних вузлах. Клієнти повинні мати можливість обробляти переміщення або попросити повідомлення про перенаправлення, щоб знайти правильний вузол.
ПОПЕРЕДНЯ ТА ПОВЕРНЕННЯ ТА ВІДПОВІДАЛЬНІСТЬ:
Реплікація вимагає від Sentinel або зовнішнього контролера для моніторингу головного та автоматизації відмови до репліки у разі відмови. Sentinel відстежує вузли та обирає нових майстрів, якщо це необхідно, але не надає розділення даних.
Cluster Redis має вбудовану підтримку для реплікації та автоматичного відмови в осколках. Якщо головний вузол не вдається, на її місці рекламується репліка без зовнішніх інструментів. Кластер підтримує метадані щодо розподілу ключових слотів та статусу вузла, що дозволяє самолікувати.
Інтеграція екосистеми Kubernetes:
У Kubernetes для вирішення реплікації та кластеризації Redis вимагає різних підходів:
- Для реплікації Kubernetes Statefulsets забезпечує стабільну ідентичність та зберігання для головних та реплік. Послуги полегшують доступ. Автоматизацію відмови, як правило, обробляються операторами Redis Sentinel або Kubernetes, розробленими для Redis.
- Для кластеризації штату розгортають декілька магістральних та реплічних стручків. Послуги без голови дозволяють прямій комунікаційній комунікації, необхідну для обміну повідомленнями кластера. Такі інструменти, як кермові діаграми або оператори Redis, спрощують створення кластера, масштабування та управління.
Оперативна складність:
Реплікація простіша для налаштування та управління в Kubernetes, оскільки вона включає один вузол, що записується та кілька вузлів лише для читання. Однак пише масштабування обмежена.
Кластеризація є більш складним і вимагає ретельного управління мережевими політиками, виявленням послуг та сумісністю клієнтів, але пропонує кращу масштабованість та стійкість загалом.
Використовуйте випадки:
Реплікація добре підходить для додатків, які потребують високої доступності, масштабованості читання та надмірності даних, але мають помірні розміри наборів даних, які відповідають одному вузлу.
Кластеризація ідеально підходить для дуже великих наборів даних, важких навантажень для запису та додатків, які потребують горизонтальної масштабованості та високої толерантності до несправностей без зовнішніх інструментів.
Підводячи підсумок реплікації Redis в Kubernetes, дублює повний набір даних на репліках головного та лише для читання, зосереджуючи на високій доступності та читання, в той час як redis кластеризація фрагментів на набір даних на декількох вузлах із вбудованою реплікацією та відмовою, що дозволяє Horizontal Massuming, Faulting Tovertanting, та розподілити дані, що займаються ствердженням. доступ до мережі. Ця основна архітектурна різниця визначає їх придатність до різних умов використання та експлуатаційної складності в середовищах Kubernetes.