利用云数据库 Tair 缓存加速应用程序响应速度

利用云数据库 Tair 缓存,可为应用加速响应速度,高并发下有效减轻数据库压力。

原文标题:高并发,利用云数据库 Tair(兼容 Redis?*)缓存实现极速响应

原文作者:阿里云开发者

冷月清谈:

- 利用云数据库 Tair(兼容 Redis®*)的缓存功能,可以显著提升应用响应速度,减轻数据库压力。
- 通过对比访问带缓存与不带缓存的接口,可以验证缓存功能。
- 鼓励使用负载测试工具 Locust 进行性能测试,以验证缓存机制在高并发场景下的有效性。
- 无缓存接口的数据库执行次数峰值接近 700,而带缓存的接口则稳定在个位数。
- 删除数据库中的数据后,访问缓存接口仍能读取数据,说明缓存命中成功。

怜星夜思:

1、在使用云数据库 Tair 时,有哪些需要注意的事项?
2、在您提供的方案中,除了使用云数据库 Tair,还有哪些其他提升应用响应速度的技巧?
3、在部署云数据库 Tair 时,有没有一些最佳实践可以分享?

原文内容

一、引言

云数据库 Tair(兼容 Redis®*)是兼容开源Redis协议标准的数据库服务,适用于缓存、实时流数据处理等场景,具有稳定可靠、弹性扩展、易用高效等特点,并支持多种数据结构和高级功能。随着业务发展,承载业务的应用将会面临更大的流量压力,如何降低系统的响应时间,提升系统性能成为了每一位开发人员需要面临的问题,使用缓存是首选方案。本方案介绍如何使用云数据库 Tair(兼容 Redis®*)在ECS与RDS构建的应用中为应用提速,使用Nginx对外提供服务。
为使广大用户体验如何基于缓存实现应用提速,2024 年 10 月 31 日(周四),云端问道-第 21 期邀请了阿里云数据库专家讲师 蒋宇捷,手把手带领用户使用云数据库 Tair(兼容 Redis®*)在ECS与RDS构建的应用中为应用提速。

二、部署准备


1、准备账号

1. 如果您还没有阿里云账号,请访问阿里云账号注册页面[1],根据页面提示完成注册。阿里云账号是您使用云资源的付费实体,因此是部署方案的必要前提。
2. 为阿里云账号充值[2]。本方案的云资源支持按量付费,且默认设置均采用按量付费引导操作。如果确定任何一个云资源采用按量付费方式部署,账户余额都必须大于等于100元。

2、一键部署资源栈

1. 打开一键配置模板链接前往ROS控制台,系统自动打开使用新资源创建资源栈的面板,并在模板内容区域展示YAML文件的详细信息。
2. 确认好地域后,保持页面所有选项不变,单击下一步进入配置模板参数页面。
3. 在配置模板参数页面修改资源栈名称,可用区,配置ECS实例(推荐使用计算型c6,ecs.c6.large)。填写完所有必选信息并确认后单击创建开始一键配置。
4. 当资源栈信息页面的状态显示为创建成功时表示一键配置完成。
5. 完成资源栈部署后,您需要调用模拟服务的初始化接口导入模拟数据。

三、课程内容

1、通过对比访问带缓存与不带缓存的接口,验证缓存功能

完成一键部署之后,通过ECS实例的公网IP可以访问应用接口,通过不同参数验证方案。
  1. 验证不带缓存的接口
通过浏览器访问[3]接口,收到返回值。
2、通过浏览器访问[4]接口,返回值与步骤1相同,此时再次访问此接口,收到返回值。可见message字段中提示当前数据从缓存中读取。
3、验证缓存数据:
  • 登录云数据库Redis版控制台,在实例列表页面,找到目标实例,点击实例名称;
  • 在新页面点击登录数据库,如出现了登录实例对话框,输入数据库账号(此处为redis)密码(此处为用户设置的密码),安全托管可以选择不开启,管控模式选择自由操作,点击登录。
  • 在SQLConsole中输入:GET department:1,可以看到执行历史中返回值为接口数据。

2、通过Locust性能测试,验证缓存减轻数据库压力

为了进一步验证方案在高并发场景下数据库的压力情况,我们使用负载测试工具 Locust(参考官方文档安装) 进行测试。
1、性能测试:无缓存接口
1)创建文件locustfile.py
2)在命令行中运行locust启动 Locust。打开浏览器,访问 Locust Web 界面[5] ,填写新的测试参数。
3)启动测试并执行一段时间后,点击 Stop 停止测试。
4)登录云数据库RDS控制台,在实例列表页面,找到目标实例,点击监控。
2、性能测试:缓存接口
修改locustfile.py代码,在命令行中运行locust启动 Locust,参考上一步的操作,完成测试,并查看RDS监控。
3、对比分析:
对比前后两次的数据库监控数据,可以明显看出,在测试无缓存接口时,数据库的流量吞吐量、TPS/QPS、执行次数等指标发生了显著变化,出现了一个处理波峰。而在访问带缓存的接口时,这些指标则更为平滑。具体来看,无缓存访问时的执行次数峰值接近700,而带缓存的情况下则稳定在个位数。这表明缓存机制能够有效缓解数据库的压力。

3、通过删除数据库中的数据,验证缓存命中

清理数据库中的数据记录后,访问缓存接口:通过浏览器访问[6]接口,收到返回值,可见 message 字段中提示当前数据从缓存中读取,说明缓存已被正确命中。

四、清理资源

在本方案中,会创建1台云服务器ECS实例、1个交换机、1个专有网络VPC、1个云数据库RDS MySQL版实例和1个云数据库Redis版实例。测试完方案后,您可以删除对应产品的实例,避免继续产生费用。

五、学习福利

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链接:

[1]https://account.aliyun.com/register/qr_register.htm

[2]https://help.aliyun.com/document_detail/324650.html

[3]http://<ECS公网IP>/getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=false 

[4]http://<ECS公网IP>/getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=true

[5]http://localhost:8089

[6]http://<公网IP>/getAllEmployeesInDepartment?departmentId=1&cacheFirst=true

使用 Tair 时,还有个小技巧:可以考虑将热点数据单独缓存,进一步提升访问速度~不过要注意及时更新缓存,保证数据一致性。哈哈,希望这些信息能帮到你!

部署云数据库 Tair 时的一些最佳实践包括:
- 根据您的业务需求选择合适的实例类型和规格。
- 充分利用 Tair 的高可用性功能,确保服务不间断。
- 监控 Tair 的性能和使用情况,并根据需要进行调整。

此外,还需要注意以下几点:
- 安全性:使用云数据库 Tair 时,需要做好访问控制和数据加密,确保数据安全。
- 高可用性:选择高可用部署方式,确保 Tair 服务的持续可用性。
- 监控和报警:设置监控和报警,及时发现和处理问题。

另外一点,在部署 Tair 时,还可以考虑使用云原生管理平台,如阿里云的 TairStack,可以简化部署、运维和监控,让您更专注于业务开发哦!

在使用云数据库 Tair 时,需要注意以下事项:
- 确定适合您的数据结构:Tair 提供各种数据结构,选择合适的结构可以优化性能。
- 管理缓存大小:监控缓存大小,避免超出限额而影响性能。
- 设置合理的过期时间:为缓存数据设置合适的过期时间,既能保证数据新鲜度,又能释放空间。

除了使用云数据库 Tair,提升应用响应速度的其他技巧还包括:
- 使用内容分发网络 (CDN):CDN 可以将静态内容(如图像、视频、脚本)缓存到靠近用户的位置,从而减少加载时间。
- 优化数据库查询:使用索引、避免不必要的联接和子查询,可以优化数据库查询并提高性能。
- 启用 GZIP 压缩:GZIP 可以压缩传输的数据,从而减少带宽使用和加载时间。

还有以下建议:
- 使用 Tair 的集群模式,提升读写性能和数据冗余性。
- 定期备份 Tair 数据,以防数据丢失。
- 遵循 Tair 的最佳实践文档,确保最佳性能和可靠性。

提升响应速度的技巧还有很多,比如使用并行加载、优化图像尺寸、减少重定向次数等。根据具体场景和需求,选择合适的优化方案,可以显著提升应用响应速度哦!

另外,还可以考虑以下优化:
- 使用服务器端缓存:如 Varnish 或 Nginx 的缓存模块,可以缓存动态内容,进一步提升响应速度。
- 减少 HTTP 请求:合并 CSS 和 JavaScript 文件、内联小资源,可以减少 HTTP 请求数量,从而优化性能。
- 使用渐进式加载:对于大型页面或媒体文件,可以采用渐进式加载的方式,逐步加载内容,提升用户体验。