华为云PB级数据库GaussDB(for Redis)揭秘第一期：Redis与存算分离

GaussDB(for Redis)（下文简称高斯Redis）是华为云数据库团队自主研发的兼容Redis协议的云原生数据库，该数据库采用计算存储分离架构，突破开源Redis的内存限制，可轻松扩展至PB级存储。

本文将从存储架构、四大特性、竞争力、应用场景等方面进行介绍。

1.    存储架构

高斯Redis基于计算存储分离架构，计算层实现热数据缓存，存储层实现全量数据的落盘，中间通过RDMA高速网络互连，通过算法预测用户的访问规律，实现数据的自动冷热交换，最终达到极致的性能提升。

2.    四大特性

该架构基于华为内部强大且广泛使用的自研分布式存储系统DFV，实现了一套Share Everything的云原生架构，充分发挥了云原生的弹性伸缩、资源共享的优势，使得高斯Redis具备强一致、秒扩容、低成本、超可用的四大特点，完美避开了开源Redis的主从堆积、主从不一致、fork抖动、内存利用率只有50%、大key阻塞、gossip集群管理等问题。

Ø  强一致

数据复制是存储的事情，因此专业的事情交给专业的团队来做。通过分布式存储DFV，高斯Redis轻松实现了3副本强一致，并可轻松支持6副本，为业界首创。

在强一致架构下，用户再也不用担心开源Redis的主从堆积，带来的丢数据、不一致、OOM等极端问题，更不用担心业务出错，比如计数器、限流器、访问统计、hash字段等不一致。

Ø  秒扩容

数据规模膨胀之后，扩容是个高危且困难的操作。高斯Redis基于云原生架构，将扩容分成计算层和存储层。计算层扩容，无需任何数据搬迁，只需修改路由映射，即可秒级完成。存储层是个共建的超级数据湖，其容量巨大，而且扩容是切成细腻度的64MB数据分区，对上层数据库业务几乎无感。

因此高斯Redis可以轻松支撑业务的大规模膨胀，并且真正做到计算/存储分层的按需扩容和购买。

Ø  低成本

高斯Redis相对于开源Redis，在存储介质上使用了磁盘替代内存。一方面，由于采用存算分离架构，计算资源少了一半，即没有从节点；另一方面，存储资源按需购买，无任何浪费，并且采用了逻辑/物理压缩。最终，每GB综合成本不到开源Redis的十分之一。

Ø  超可用

开源Redis或友商Redis不管单分片还是集群，其数据复制都采用主从架构，导致N个节点的集群，如果同时挂掉一对主从（即2个节点），整个集群就不可用。而高斯Redis采用存算分离之后，每个计算节点都可以看到并共享所有数据，因此N个节点，最多可以容忍挂掉N-1个节点，真正做到比高可用还高的可用性。

3.    竞争力分析

4.    场景推荐

高斯Redis不仅性能逼近缓存，而且其存储能力（扩展性、高性能、易用性）超越数据库。因此除了缓存场景可以选择高斯Redis以外，上至PB级别大规模数据存储都可以选择高斯Redis。场景参考如下：

5.    选择建议

6.    命令兼容

兼容5.0协议，包括string/hash/list/zset/set/stream/geo/ HyperLogLog/bitmap/pubsub等等，但出于性能和安全性考虑，禁用个别危险命令，详细参考：https://support.huaweicloud.com/usermanual-nosql/nosql_09_0076.html

7.    容量参考

以往用户选择开源Redis的时候，需要购买内存，比如用户数据是100G，由于开源Redis内存使用率减半，需要购买200G内存，并且为了高可用，还得购买200G的从节点，那么加起来就是400G的内存。但是购买高斯Redis时，用户只需要根据真实存放的数据大小，按需选择购买存储空间即可，内存只是为了性能加速（内存/磁盘比越大，性能越好）。

附：资料参考

1.     《华为云GaussDB(for Redis)与自建开源Redis的成本对比》

https://www.modb.pro/db/42739

2. 《一场由fork引发的超时，让我们重新探讨了Redis的抖动问题》https://bbs.huaweicloud.com/blogs/227525

3. 《当Redis遇见计算存储分离》

https://developer.huaweicloud.com/hero/forum/thread-83188-1-1.html

4. 《GaussDB(for Redis)与原生Redis的性能对比》

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/236949

Redis 数据仓库服务 GaussDB(DWS) 数据库

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