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第 12 屆 iT 邦幫忙鐵人賽

DAY 28
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Microsoft Azure

企業如何用好用滿Azure系列 第 28

Day28:Azure小白如何使用Azure Cache for Redis來存取常用資料

在昨天我們談完如何使用Azure Kubernetes Service部署Container應用程式後

今天我們來聊聊Azure Cache for Redis,若你有在佈署Instant Messaging

服務,建議可以使用Azure Cache for Redis可以快速傳送和存取,確保訊息的

圖片和文字會一起傳送,使用caching read-only data with Redis來最佳化

Web應用程式,Redis Cache是可作為database,cache或message broker的

記憶體內部資料結構存放區。

Transactions in Azure Cache for Redis

有些時候您必須保證可同時執行多個作業。 例如,在Onf 的即時訊息應用程式中

,使用者可以傳送:個別圖片、個別文字簡訊,或圖片和文字簡訊。 當使用者選擇

一起傳送圖片和文字簡訊時,您必須確定群組的其他成員能夠同時接收它們,因為

如果圖片和文字簡訊未一起接收,就有可能會在圖片和文字簡訊之間傳送個別訊息

。 這樣會讓整體對話令人感到困惑。

Creating and running transactions

Redis 中的交易運作方式,是將多個要執行的命令以群組方式排入佇列。 當執行

交易時,在交易中排入佇列的命令保證會執行,而不會有來自其他用戶端的任何

其他命令交錯在其當中,若要開始交易區塊,請輸入 MULTI 命令。 後續的命令會

被排入佇列,而不會立刻執行。 執行 EXEC 命令會將所有已排入佇列的命令當作

交易單位來執行。 如果你決定要在命令正在排入佇列時中止開啟的交易,執行

DISCARD 命令將會關閉交易區塊,而不會執行「任何」已排入佇列的命令。

Redis 交易不支援復原的概念。 如果您使用不正確的語法將命令排入佇列至交易

區塊中,區塊將會維持開啟,但如果您嘗試以 EXEC 執行,將會自動捨棄該交易

區塊。 在交易「執行期間」(呼叫 EXEC 之後) 失的命令不會導致交易中止

或復原 — Redis 仍會執行所有命令,並將交易視為已成功完成。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20201013/20112182vHTPMADQnS.jpg

Data expiration

資料不一定都要永久保存,有時候你會想要在特定時間刪除資料,例如在你的即時

訊息應用程式中,使用者可以設定群組聊天的顯示名稱。不過你想要在一小時後

重設名稱,你可以撰寫自己的伺服器端邏輯 (設定一小時計時器並重設名稱)來完成

此動作。 不過Azure Cache for Redis 支援資料到期,此功能會自動完成此

動作,不需要撰寫額外的邏輯。

資料到期這個功能,可以在在設定的一段時間之後,自動刪除快取中的索引鍵和值。

Why use data expiration?

資料到期常用於儲存資料存留期較短的情況中,因為Azure Cache for Redis是

記憶體內部資料庫,而且可用的記憶體不像您儲存在磁碟上時一樣多,因為您在

使用Azure Cache for Redis時的儲存空間有限,你應該只儲存重要資料。

如果資料不需要存在太長時間,請務必設定到期時間。

有不同的命令可以實作及管理 Azure Cache for Redis 中的資料到期:

-EXPIRE:設定機碼的逾時 (以秒為單位)

-PEXPIRE:設定索引鍵的逾時 (以毫秒為單位)

-EXPIREAT:使用絕對 Unix 時間戳記 (以秒為單位) 設定索引鍵的逾時

-PEXPIREAT:使用絕對 Unix 時間戳記 (以毫秒為單位) 設定索引鍵的

逾時

-TTL:傳回索引鍵存留的剩餘時間 (以秒為單位)

-PTTL**:傳回索引鍵存留的剩餘時間 (以毫秒為單位)

-PERSIST:讓機碼永不到期

Eviction policies

記憶體是Azure Cache for Redis最重要的資源,因為它是記憶體內部資料庫。

當你開始新增超過可用記憶體數量的資料時會遇到問題。,Azure Cache for

Redis支援eviction policies(收回原則),policie會指出當用盡記憶體時,

應該如何處理資料。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20201013/20112182uINTwb42kw.jpg

What is an eviction policy?

eviction policy是一個計劃,決定當你超過可用記憶體數量上限時,如何管理

你的資料,例如,使用收回原則,你就可以告訴 Azure Cache for Redis刪除

隨機索引鍵,以讓出空間給新的資料插入。

Types of eviction policies

Azure Cache for Redis 提供的收回原則有六種。 這些原則都會在你於記憶體

用盡的情況下嘗試插入資料時,執行動作。

-noeviction: 無收回原則。 如果您嘗試插入資料,則會傳回錯誤訊息。

-allkeys-lru: 移除最近最少使用的索引鍵。

-allkeys-random: 移除隨機索引鍵。

-volatile-lru: 在已設定到期的所有索引鍵中,移除最近最少使用的

索引鍵。

-volatile-ttl: 根據設定的到期時間,移除具有最短存留時間的索引鍵

-volatile-random: 移除已設定到期的隨機索引鍵。

Cache-aside pattern

建置應用程式時,你想要提供絕佳的使用者體驗,而其中一部分就是快速擷取資料

。 從資料庫擷取資料通常是緩慢的程序,而且如果經常讀取此資料,則可能會

造成不好的使用者體驗。 另行快取模式描述如何搭配資料庫實作快取,以盡快

傳回最常存取的資料。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20201013/20112182fqeCL07iRU.png

What is the cache-aside pattern?

cache-aside pattern模式指定當你需要從資料來源(例如關聯式資料庫)擷取

資料時,你應該先檢查快取中的資料,如果資料在你的快取中,則使用它。

如果資料不在你的快取中,則查詢資料庫,並在將資料傳回給使用者時,將它新增

至快取。 接著,你就可以在下次需要資料時,從快取存取該資料。

When to implement the cache-aside pattern?

從資料庫讀取資料通常是緩慢的程序。 這涉及到編譯複雜的查詢、準備查詢執行

計畫、執行查詢,然後準備結果。 在某些情況下,此程序也可能會從磁碟讀取

資料。 你可以在資料庫層級進行最佳化,例如預先編譯查詢,以及將部分資料

載入記憶體。 不過,從資料庫擷取資料時,一律會執行查詢及準備結果。

使用另行快取模式可解決這個問題。 在另行快取模式中,仍有應用程式和資料庫

,但現在也有快取,快取會將其資料儲存在記憶體中,因此不需要與檔案系統互動

,快取也會以非常簡單的資料結構(例如索引鍵值組)來儲存資料,因此不需要執行

複雜的查詢來收集資料,或在寫入資料時維護索引。 基於上述原因,快取的效能

一般會高於資料庫。 當您使用應用程式時,它會嘗試先從快取讀取資料。 如果

要求的資料不在快取中,則應用程式會如往常般從資料庫擷取它。 不過,它會

接著將資料儲存在快取中,以供後續要求使用。 下次當任何使用者要求該資料

時,則會直接從快取傳回它。

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How to manage updating data

當你實作cache-aside模式時,會引進一個小問題。 由於你的資料現在儲存於

快取和資料存放區中,因此當你嘗試進行更新時,可能會遇到問題。 例如,若要

更新你的資料,你必須同時更新快取和資料存放區。

若要解決此問題,使用cache-aside模式讓快取中的資料失效。 當您更新應用

程式中的資料時,你應該先刪除快取中的資料,再直接對資料來源進行變更。

如此一來,下次要求資料時,快取中就不會有資料,而會重複此程序。

https://ithelp.ithome.com.tw/upload/images/20201013/201121821JqluyOBbU.png

Considerations for using the cache-aside pattern

Lifetime:若要讓另行快取有效,請確定到期原則符合資料的存取頻率。

設定太短的到期時間,可能會造成應用程式持續從資料存放區擷取資料,並將它

新增至快取。

Evicting:快取相較於一般資料存放區有大小限制,因此必要時會收回資料

。 請務必為你的資料選擇適當的收回原則。

Priming:為了讓另行快取模式生效,許多解決方案會在快取中預先填入需要

經常存取的資料。

Consistency:實作另行快取模式並不保證資料存放區與快取之間的一致性

。 資料存放區中的資料可能會在未通知快取的情況下變更。 這可能會導致嚴重

的同步處理問題。

當你必須從使用磁碟的資料來源經常存取資料時,另行快取模式會很有用。 使用

另行快取模式,您會將重要的資料儲存在快取中,以協助加快擷取資料的速度。

手把手在Azure Cache for Redis建立transaction步驟

https://docs.microsoft.com/zh-tw/learn/modules/work-with-mutable-and-partial-data-in-a-redis-cache/3-create-a-transaction

手把手練習 - 實作資料到期步驟

https://docs.microsoft.com/zh-tw/learn/modules/work-with-mutable-and-partial-data-in-a-redis-cache/5-implement-data-expiration

Day28教學講義:

https://docs.microsoft.com/zh-tw/learn/modules/work-with-mutable-and-partial-data-in-a-redis-cache/


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