阿里云數(shù)據(jù)庫Redis正式上線Tair持久存儲系列

2020年9月20日，阿里云云數(shù)據(jù)庫Redis正式上線Tair（又稱阿里云Redis企業(yè)版）持久存儲系列，該系列包含兩種產(chǎn)品形態(tài)：持久內(nèi)存型和容量存儲型。該系列產(chǎn)品是Tair系列繼性能增強型和混合存儲型后又一力作，其兼容原生Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和接口，并具備更大容量規(guī)格、抖動更低且命令級數(shù)據(jù)持久化的能力。該自研產(chǎn)品打破了傳統(tǒng)Redis中的數(shù)據(jù)只能在易失性存儲上進行讀寫的刻板印象，針對客戶不同業(yè)務(wù)階段的數(shù)據(jù)存儲要求與服務(wù)成本考量，全新實現(xiàn)了持久性更強、成本更低的KV數(shù)據(jù)庫。

開源Redis的三大痛點

Redis是目前全球最主流的Key-Value數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，作為高速緩存，在緩解系統(tǒng)大并發(fā)高壓力的場景上已經(jīng)被無數(shù)開發(fā)者和企業(yè)所認可，尤其在各種行業(yè)和場景都有著非常廣泛的應(yīng)用，可以說Redis是應(yīng)對高并發(fā)、大流量、低延遲業(yè)務(wù)場景的不二選擇。然而，隨著客戶業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，Redis對業(yè)務(wù)的重要性持續(xù)上升的同時系統(tǒng)壓力和數(shù)據(jù)量也不斷地攀升，這時原生開源Redis便會出現(xiàn)如下的一些矛盾：

1.數(shù)據(jù)可靠性與在各場景種廣泛使用Redis之間的矛盾。Redis有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和操作，除了作為后端數(shù)據(jù)庫的前置高速緩存外，還在諸多實際涉及到數(shù)據(jù)更改的業(yè)務(wù)場景上發(fā)揮著重要的作用，這是用戶往往會關(guān)注數(shù)據(jù)持久化能力。在開源Redis中，用戶可以使用AOF的Always對每條命令都進行fsync刷盤來保證數(shù)據(jù)可靠性，但是該配置會導(dǎo)致整體性能大幅度下降，因此生產(chǎn)環(huán)境往往采用另一個AOF策略，即Everysecond每秒持久化。即便如此，在一個高吞吐的場景下（例如10萬TPS），一秒的數(shù)據(jù)丟失可能就意味著數(shù)萬條數(shù)據(jù)記錄的丟失，這是一些對數(shù)據(jù)可靠性要求很高的用戶無法接受的，這個特點也在本質(zhì)上直接制約了Redis在更多場景下的深入使用。

2.服務(wù)高性能與數(shù)據(jù)可靠性之間的矛盾。當(dāng)開源Redis使用AOF得到秒級數(shù)據(jù)持久化能力的同時，該機制還需要進行定期的BGREWRITEAOF操作，通過fork一個進程在后臺清理持續(xù)增長的AOF文件，在大容量實例下的fork問題會帶來服務(wù)明顯的抖動，在一些服務(wù)抖動敏感的場景，例如游戲?qū)?zhàn)，用戶體驗會大打折扣。另外，在大容量Redis啟動時加載持久化文件會耗時很久，緩存無法做到快速恢復(fù)。可以說，開源版無法同時擁有服務(wù)全程高性能和數(shù)據(jù)持久化。

3.快速攀升的成本與業(yè)務(wù)不同階段的服務(wù)訪問熱度之間的矛盾。開源Redis的數(shù)據(jù)讀寫均發(fā)生在內(nèi)存，隨著數(shù)據(jù)規(guī)模增大，內(nèi)存資源占用會隨之遞增，而每臺服務(wù)器可使用內(nèi)存又是一個較小的有限值，因此服務(wù)器數(shù)量也隨著被迫快速上升，整體服務(wù)成本會大幅度攀升。另一方面，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，當(dāng)業(yè)務(wù)進入發(fā)展后期，數(shù)據(jù)量已經(jīng)形成一定規(guī)模，而數(shù)據(jù)的訪問頻度則慢慢降下來，如果在保持現(xiàn)有應(yīng)用架構(gòu)和邏輯不變的情況下降低數(shù)據(jù)存儲的成本便是首位考慮要素。而開源Redis只能使用較為昂貴的內(nèi)存進行數(shù)據(jù)存取，沒有平滑的替代方案，客戶往往在這種情況下陷入兩難。

綜上所述，隨著客戶放在Redis中的數(shù)據(jù)越來越多且愈加重要，開源Redis本身可能在上述三個方面都無法滿足客戶更高的業(yè)務(wù)場景與服務(wù)成本要求。

Tair完美解決上述三大痛點

基于上述的痛點，阿里云Redis團隊在自研內(nèi)存數(shù)據(jù)庫系列Tair中推出了針對不同數(shù)據(jù)溫度場景的持久內(nèi)存型和容量存儲型，二者作為持久存儲系列的兩種產(chǎn)品形態(tài)，其工作原理均是將數(shù)據(jù)放置在非易失性存儲介質(zhì)上，在數(shù)據(jù)庫啟動時無需進行數(shù)據(jù)加載，應(yīng)用直接訪問相關(guān)數(shù)據(jù)，在寫入數(shù)據(jù)時也能保證命令級的數(shù)據(jù)可靠性，寫入一條數(shù)據(jù)即持久化存入非易失性介質(zhì)，同時也消除了fork帶來的服務(wù)抖動，而對業(yè)務(wù)應(yīng)用則保持Redis的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API，用戶像使用一個原生Redis一樣輕松上手使用它們。在硬件上，利用Intel傲騰（AEP）與阿里云ESSD云盤等先進硬件，在實現(xiàn)命令級持久化的同時有效的為客戶降低了整體服務(wù)擁有成本。

圖1.原生Redis與阿里云Tair的持久化機制對比

持久內(nèi)存型是基于Intel傲騰（AEP）持久內(nèi)存技術(shù)，兼容絕大部分Redis數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和命令，并利用AEP的App Direct模式實現(xiàn)了高性能下的命令級持久化能力。在性能測試中其讀寫性能約為開源Redis的90%，而在定價上，由于新硬件帶來的成本紅利，該產(chǎn)品形態(tài)的定價是阿里云社區(qū)版Redis價格的70%左右，整體性價比更高，適用于要求高吞吐、低延遲同時對數(shù)據(jù)可靠性要求高的熱數(shù)據(jù)存取場景。

容量存儲型是基于阿里云ESSD云盤技術(shù)，兼容Redis核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與命令，對標(biāo)市面上基于RocksDB構(gòu)建的大容量、兼容Redis的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，提供了超大容量、平均性能有所妥協(xié)的溫冷數(shù)據(jù)存取服務(wù)。在基準性能測試中其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型讀性能中位數(shù)約為開源Redis的70%，寫性能中位數(shù)約為開源內(nèi)存版的55%，而服務(wù)擁有成本最低可降低至阿里云Redis社區(qū)版的15%左右，適用于高存儲密度、低訪問頻率，對數(shù)據(jù)持久化要求高，且成本作為首要考慮因素的溫冷數(shù)據(jù)存取場景。

圖2.阿里云Tair持久內(nèi)存型與容量存儲型

阿里云產(chǎn)品負責(zé)人黃鵬程（花名馬格）表示，隨著Tair持久存儲系列的兩種產(chǎn)品形態(tài)的發(fā)布，Tair的產(chǎn)品系列已經(jīng)覆蓋了從高訪問強度到高存儲密度的全線企業(yè)級Redis服務(wù)。阿里云云數(shù)據(jù)庫Redis會將Redis作為用戶上云快速接入、體驗原汁原味開源Redis的云上服務(wù)，同時重點打造集團自研KV存儲Tair這款企業(yè)級云原生內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，全面覆蓋客戶不同業(yè)務(wù)階段對于Redis性能、功能與成本的更高要求。

圖3.阿里云Tair產(chǎn)品矩陣

隨著云計算的技術(shù)發(fā)展，云原生數(shù)據(jù)庫已取代傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫成為市場主流。阿里云是國內(nèi)最早推出云數(shù)據(jù)庫的廠商之一，至今為止已經(jīng)形成了完整的產(chǎn)品布局，擁有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)庫生態(tài)工具和云數(shù)據(jù)庫專屬集群五大板塊。其中NoSQL數(shù)據(jù)庫中的阿里云Redis從2015年商用以來，一直是全球領(lǐng)先的云內(nèi)存數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，擁有Redis和Tair兩個主要產(chǎn)品，其背后的研發(fā)團隊擁有眾多頂級Redis社區(qū)Committer，并在Redis全球核心團隊（共五人）中擁有一名核心成員，在Redis技術(shù)發(fā)展中持續(xù)為社區(qū)做出貢獻。

這是阿里云專為大中型企業(yè)用戶定制優(yōu)化的解決方案，填補了市場空白，具有資源獨享、自主可運維、多數(shù)據(jù)庫混合部署等特點，讓用戶既享受到云數(shù)據(jù)庫的靈活性，又滿足了企業(yè)對數(shù)據(jù)庫合規(guī)性、高性能和安全性要求，最大限度地保留了企業(yè)IDC運維管理模式，減少企業(yè)上云阻力，助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。