摘要：本文将通过采用Redis Labs推出的多线程压测工具memtier_benchmark对比测试下GaussDB(for Redis) 和原生Redis的特性差异
本文分享自华为云社区《墨天轮评测：GaussDB(for Redis)稳定性与扩容表现》，本文转载自墨天轮。
GaussDB(for Redis) 是华为云推出的企业级Redis，采用计算存储分离架构，兼容Redis生态的云原生NoSQL数据库，基于共享存储池的多副本强一致机制，支持持久化存储，保证数据的安全可靠。具有高兼容、高性价比、高可靠、弹性伸缩、高可用、无损扩容等特点。
GaussDB(for Redis)满足高读写性能场景及容量需弹性扩展的业务需求，广泛使用于电商、游戏以及视频直播等行业。即可作为前端缓存支撑大并发的访问，也可作为底层数据库负责核心数据可靠存储。
接下来我们使用采用Redis Labs推出的多线程压测工具memtier_benchmark对比测试下GaussDB(for Redis) 和原生Redis的特性差异。
1、创建GaussDB(for Redis)实例
在华为云通过控制台购买GaussDB(for Redis)实例，测试实例的配置为8G容量，如下所示。
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如截图所示，GaussDB(for Redis)提供了统一的负载均衡地址和端口，方便应用程序访问高可用的Redis服务。持久化数据存储空间直观展示了数据量及容量上限。另外，依托于GaussDB(for Redis)存算分离的架构，实例的容量和性能可以按需分别扩展：
- 如需更多容量，只需点击“磁盘扩容”；
- 如需更高的吞吐性能，则通过“规格变更”或“添加节点”完成。
2、安装memtier_benchmark
使用与GaussDB(for Redis)测试实例相同子网的ECS云服务器，部署memtier_benchmark测试环境
# yum install autoconf automake make gcc-c++
# yum install pcre-devel zlib-devel libmemcached-devel openssl-devel
# git clone https://github.com/RedisLabs/memtier_benchmark.git
# cd memtier_benchmark
# autoreconf -ivf
# ./configure
# make && make install
如libevent版本较低，需要在安装memtier_benchmark前 按以下步骤安装libevent
# wget https://github.com/downloads/libevent/libevent/libevent-2.0.21-stable.tar.gz
# tar xfz libevent-2.0.21-stable.tar.gz
# pushd libevent-2.0.21-stable
# ./configure
# make
# sudo make install
# popd
# export PKG_CONFIG_PATH=/usr/local/lib/pkgconfig:${PKG_CONFIG_PATH}
确认安装成功
# memtier_benchmark --help
3、数据批量装载
向GaussDB(for Redis) 中装载数据
使用memtier_benchmark向GaussDB(for Redis) 中装载数据命令如下，单个value长度1000字节，12个线程，每个线程16个客户端，每个客户端发出请求数100000个，全部是写入操作。
memtier_benchmark -s 192.XXX.XXX.XXX -a XXXXXXX -p 8635 -c 16 -t 12 -n 100000 --random-data --randomize --distinct-client-seed -d 1000 --key-maximum=65000000 --key-minimum=1 --key-prefix= --ratio=1:0 --out-file=./result_small_6G_set.log
可以看到执行了1920万次操作，平均每秒4.4w的ops，总耗时438秒。
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使用redis-cli登录实例，查看dbsize（注意：由于采用MVCC机制，查询结果为key数量的预估值，非实时的准确值。）
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向原生Redis中装载数据
为了对比方便，我们在另一台4核8G的ECS上部署一个单节点的开源Redis，版本与GaussDB(for Redis)一致使用5.0
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还是使用memtier_benchmark相同的配置向原始redis中插入数据
memtier_benchmark -s 192.XXX.XXX.XXX -a XXXXXXX -p 6379 -c 16 -t 12 -n 100000 --random-data --randomize --distinct-client-seed -d 1000 --key-maximum=65000000 --key-minimum=1 --key-prefix= --ratio=1:0 --out-file=./result_small_6G_set_2.log
执行一段时间后出现大量报错
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从Redis日志中查看，是在做RDB快照的时候出现了问题。从系统日志中分析当时发生了OOM故障。
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这其实和原生Redis的RDB快照处理方式有关，Redis是fork了一个进程使用copy-on-write的方式持久化内存数据，这必然会导致更多内存的申请和使用。并且除了RDB快照，原生redis在执行aof重写，新加从库的操作时也会申请使用更多的内存。为了避免OOM的情况出现，操作系统往往要预留出一倍的空闲内存，限制了内存资源的使用率造成极大的浪费。
反观GaussDB(for Redis) 由于摒弃了fork机制，使得架构更健壮。
从上面的测试也可以看到，导入同样数量的数据时，GaussDB(for Redis) 的可用性和响应的性能没有受到任何的影响。
4、实例紧急扩容
为了测试能进行下去，我们将GaussDB(for Redis) 和原生Redis分别扩容到16G。
GaussDB(for Redis)扩容到16G
对GaussDB(for Redis) 来说由于采用了存算分离的架构，分布式存储池海量在线，按额度分配给用户使用。扩容过程没有数据拷贝，也不会影响业务使用。接下来我们测试使用memtier_benchmark在持续的RW操作场景下GaussDB(for Redis)的扩容过程，看看是否会影响业务的读写；
memtier_benchmark -s 192.XXX.XXX.XXX -a XXXXXXXX -p 8635 -c 16 -t 12 -n 10000 --random-data --randomize --distinct-client-seed -d 1000 --key-maximum=65000000 --key-minimum=1 --key-prefix= --ratio=1:0 --out-file=./result_small_6G_set_get.log
在执行命令的同时进行扩容操作，查看测试结果和监控发现，扩容期间未见报错，GaussDB(for Redis) 响应时延没有明显变化。
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原生Redis扩容到16G
原生Redis实例受服务器内存限制，要扩容到16G只能先升级ECS配置。需要重启服务器，存在短时间业务不可使用的问题。升级后再次使用memtier_benchmark插入数据依旧报错，检查发现还是出现了OOM
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没办法，只能再次升级云服务器ECS配置到32G，升级期间Redis服务再次不可用。这次升级后终于使用memtier_benchmark成功的插入了数据。
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5、数据淘汰问题
下面我们来看高压力下导致数据写满的场景，直观对比双方的表现。
插入数据到GaussDB(for Redis)
memtier_benchmark参数设置如下，全部为写入操作，set的单个value长度50k字节，12个线程，每个线程16个客户端，每个客户端发出请求数10000次请求。折算下来 总的插入的key约为192万，数据量约96G，远大于实例的规格了。
memtier_benchmark -s 192.XXX.XXX.XXX -a XXXXXXX -p 8635 -c 16 -t 12 -n 10000 --random-data --randomize --distinct-client-seed -d 50000 --key-maximum=65000000 --key-minimum=1 --key-prefix= --ratio=1:0 --out-file=./result_small_6G_set.log
运行了一段时间后，从监控上看到GaussDB(for Redis)磁盘空间100%，并且实例进入只读模式拒绝新数据的写入。检查发现共导入数据194954条。
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对于GaussDB(for Redis)来说，当容量接近写满的时候，用户会收到告警通知，此时只需在控制台点击“磁盘扩容”，即可秒级完成扩容，对业务没有影响。
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插入数据到原生Redis
原生Redis通过配置限制了内存大小为8G，同样执行以下命令导入数据
memtier_benchmark -s 192.XXX.XXX.XXX -a XXXXXXX -p 8635 -c 16 -t 12 -n 10000 --random-data --randomize --distinct-client-seed -d 50000 --key-maximum=65000000 --key-minimum=1 --key-prefix= --ratio=1:0 --out-file=./result_small_6G_set.log
运行一段时间后报错。
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登录redis查看内存已写满
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也可以通过配置maxmemory-policy设置数据淘汰策略保障数据写入，如图我们将淘汰策略设置成allkeys-lru，即淘汰最近最少使用的key 满足插入数据的内存需求；
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修改配置后 插入正常
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综上，GaussDB(for Redis)更加看重数据安全，将“保障用户数据不丢”作为最高优先级。当数据写满后自动进入只读模式，确保实例中数据的安全。通过控制台可以做到快速的扩容，最大可能降低对业务的影响。 原生Redis提供了数据淘汰参数，用户可自主选择策略当数据写满后淘汰符合条件的数据，设计思想更偏向于缓存的用途“数据可随意丢弃”。如使用在重要的业务场景，不希望数据丢失，建议选择GaussDB(for Redis)。
6、测试总结
本次我们使用memtier_benchmark分别对GaussDB(for Redis) 和原生Redis进行set操作的测试，8G规格的GaussDB(for Redis) 很顺利的完成了数据加载的操作，原生Redis出现OOM异常导致数据加载失败。原生Redis通过fork进程copy-on-write的方式拷贝数据，在RDB快照、aof重写以及新增从库等操作时容易出现OOM异常。反观GaussDB(for Redis) 由于摒弃了fork机制，使得架构更健壮，服务的可用性更强。
在后续的扩容操作中GaussDB(for Redis)能够快速完成且对业务RW操作无影响，而原生Redis扩容需停服，期间业务无法正常使用。GaussDB(for Redis)快速扩容的特性非常适合生产环境中需要紧急扩容的场景，如游戏开服、电商抢购的火爆程度远超预期时。从测试的情况看，扩容几乎达到了秒级完成，且扩容过程中对业务的读写完全没有影响。
另外更重要的原生Redis无论采用RDB还是aof方式进行数据持久化，都有数据丢失的风险，而GaussDB(for Redis)支持全量数据落盘，GaussDB基础组件服务提供底层数据三副本冗余保存，能够保证数据零丢失。
如果使用场景既要满足KV查询的高性能，又希望数据得到重视能够不丢，建议从原生Redis迁移到GaussDB(for Redis) 。
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