本文作者皓楠，阿里云数据库产品专家
Redis 是世界上最流行的 KV 缓存数据库，2009年诞生至今，已发展超过十个年头，伴随着互联网行业的发展，Redis 在过去十年取得了辉煌的成绩。
Redis 服务在中国有着非常庞大的用户群体和商业市场，根据 similarweb 的统计，redis.io 的流量访问中，超过 50% 来自于中国大陆，中国开发者对 Redis 的喜爱程度可见一斑。
2019年 阿里云 Redis 缓存服务取得了不小的成就，上线 5.0 版本，行业率先提供模块服务，按时间点恢复能力等。在致力于提供业内最优秀的缓存服务上，我们一直不遗余力。
1回顾2019
1.1
上线 Redis 5.0
2019年4月，阿里云全地域上线了最新稳定版 Redis 5.0，提供 Stream 数据类型，ZPOPMIN/MAX，增强 HyperLogLog 等最新功能。其中 Stream 是继 Redis 3.2 版本 GEO 功能以来时隔两年多全新的数据结构。Stream 类似于日志的数据结构，允许在单一 Key 上基于自动的有序时间序列存储多个字段，在消息队列，事件通知，统一日志架构等业务场景中有非常大的发挥空间。阿里云 Redis 目前支持 2.8，4.0，5.0 三个大版本，版本丰富度国内领先。全系列支持主从双副本，分片集群，自动读写分离架构，满足客户多样的业务需求。
1.2提供全新数据库自治服务（DAS）
性能诊断和性能调优是数据库使用中最棘手的问题。为了更好的帮助用户找出数据库性能隐患点、提升问题排查的效率。阿里云 Redis 缓存上线了全新自治服务工具 DAS 服务，支持 Redis 慢请求分析、实时性能查看、缓存分析、会话管理：
- Redis 慢请求分析，慢请求一目了然
- 实时性能
实时性能以5秒的采集粒度，实时的采集、分析和展示核心性能指标的趋势，帮助用户在大促、应用发布等场景下一眼确认数据库性能。
- 缓存分析
缓存健康情况对于Redis的性能是至关重要的，通过 DAS 的缓存分析功能，您可以直接确认确认Key分布情况，减少因为Key倾斜引发的内存不足、性能下降等问题。
- 会话管理
如果Redis的异常正在发生，我们第一时间需要确认正在执行的请求或者操作，该功能直接将正在执行的请求通过白屏化的方式直观的展示给客户，并且支持各个维度的统计和排序，同时也支持终止异常会话.
多个Redis实例批量管理的功能，是很多企业级客户需要的，除了上述功能外，我们也新增了自定义监控大盘的功能，支持企业级用户在管理多个实例的场景下，自定义跨实例的监控大盘，满足日常运维中多实例、多指标的关联、对比、查看需求。
1.3审计日志系统全面升级
Redis 社区版最被客户诟病的一点就是不支持审计，客户无法实现快速定位历史操作信息。发生性能问题，误操作时，没有排查依据。阿里云 Redis 服务，通过内核改造提供全操作日志（modify）及高危命令的审计功能，性能开销通常低于 5%，为客户提供 7×24 基本无业务无损的审计服务，近日又对审计功能进行了全面升级，提供关键字模糊查询，代理及数据节点审计，账号，DB，客户端 IP 多条件过滤等能力，方便客户在众多审计日志中快速定位。同时提供访问用户数，客户端数，审计日志书，平均 RT，平均 QPS 的聚合展示，以及 Top 用户，客户端及命令的聚合展示，系统运行状态一目了然。
审计日志提供，账号，客户端IP，DB，执行命令等信息展示，并支持控制台直接导出。
同时我们还支持定期推送审计日报，基于审计信息的邮件告警等功能，审计日志功能全面升级。
2展望2020
“今天的最好表现, 是明天的最低要求”, 疫情阻止不了阿里云 Redis 前进的脚步, 2020 还有哪些值得期待的功能?
1. 推出 Redis 企业版（Tair）品牌系列
Tair 是阿里云自研分布式键值存储(KVS)系统，几乎涵盖了淘宝、天猫、阿里妈妈、菜鸟、钉钉、优酷、高德等阿里巴巴所有核心业务。2019年底阿里云 Redis 企业版（Tair）系列全站发布。这里要先聊一聊社区版 Redis 的一些核心问题：
- 单线程 C10K 问题，即在大链接状态下抗冲击能力很差。大型和超大型应用动辄就有一万或者几万进程连接Redis，一个冲击响应或者一个慢查询就可能导致连接数雪崩。
- 单分片处理能力有限。Redis单进程对于 O(1) 的操作大致有10～13w OPS的服务能力，虽然对比其他数据库，性能已经非常优秀，但是在互联网极端和突发场景下处理能力依然不足。
- 数据结构模块（Module）。Redis提供的基础的Hash、List、Set等是通用的是对通用互联网环境的总结，而在互联网大型企业有着更多的模块需求。
- 跨地域分布式缓存需求。随着互联网全球化进程的发展，实例多活成为了愈来越多客户的刚需。多活不但能够实现高性能的“就近访问”，还能作为跨地域复制（Geo Replica）的一个重要容灾手段，可以极大的提升客户的业务稳定性和架构灵活度。
- 低成本缓存。针对大容量低访问但对RT（latency）不敏感的应用，纯内存显然代价过高。
针对上面的通点问题，阿里云 Redis 企业版（Tair）推出了两个系列，性能增强系列和混合存储系列。
- 性能增强系列，业内最快的缓存系统
多 IO 线程改造，引入更多计算资源，减少 IO 事件等待提升处理能力。单节点 30-40w OPS 是社区版处理能力 3 倍以上，30-50k 链接下稳定运行，轻松应对高并发，突发流量等业务场景。同时性能增强系列还提供了多达 5 种自研 module，进一步拓展 Redis 缓存的应用场景。
- 混合存储系列，低成本超大规模持久化KV存储解决方案
引入 SSD 磁盘作为缓存介质，提升缓存容量的同时大大降低了缓存成本，单分片最高支持 1T 存储，集群版最高可扩展至 9TB，同时整体成本下降 70%-90%。为客户带来真正的实惠。混合存储系列所有操作都在内存中完成，完全兼容 Redis 协议，对于客户来说可以 0 成本启动。目前支持 DTS 和 redis-shake直接导入数据。
2. Redis 专享主机形态，云上最灵活的大规模集群解决方案
随着云业务的发展，云服务被越来越多的企业所接受，但是云发展的过程中，如何解决规模化集群管理，客户级别资源隔离，定制化管控需求是当下云 PaaS 服务面临的一大挑战。阿里云 Redis 服务推出专享主机形态是商业上的一次创新和技术上的一次突破。这里有三个主要概念：
- 主机组：逻辑主机群的概念，主机组间资源互相不可访问，可以按需申请多个。我们建议按照业务垂直拆分主机组，提供业务间资源隔离。
- 主机：服务器主机，一台主机可以开通多个实例，我们支持灵活地添加，删除主机，也支持针对主机的管理，比如替换主机，重启主机，清空主机实例，迁移主机实例等，方便客户进行资源调配管理。
- 缓存实例：一台主机上面可以开通多个 Redis 缓存实例，这个实例概念等同于 PaaS 服务的 Redis 实例。我们提供云上 Redis 缓存的全部能力，包括监控告警，日志管理，备份恢复，账号管理等基础能力。
专享主机形态，相当于将客户的 IDC 无缝搬迁到云上，提供大规模主机管理，调配能力，主机对用户更透明。同时开放主机管理能力，支持用户登陆采集信息，同时支持自定义脚本，代理安装，方便大客户定制管控开发。主机提供超卖比设置，可以将不同资源类型，业务高峰的业务错峰部署，提升资源利用率，实现超高性价比。同时 Redis 缓存实例无缝对接阿里云管控平台，可以轻松开通，删除实例并展开实例变配，监控告警，日志管理等基本运维管理工作，让客户享受云平台技术红利，降低运维成本，提高人效，让客户专注于核心业务。
3. 业内首先支持多种 module，使用更灵活，功能更强大
TairString
- Redis String性能增强命令包含CAS和CAD，可以实现简洁高效的Redis分布式锁。使用说明及示例请参见CAS/CAD命令。
- TairString数据结构及相关命令TairString是一种带版本号的string类型数据结构。原有的Redis String由key和value组成，而TairString不仅包含key和value，还携带了版本（version），可用于乐观锁等场景。除此之外，TairString在Redis String加减功能的基础上支持了边界设置，可以将INCRBY、INCRBYFLOAT的结果限制在一定的范围内，超出范围则提示错误，适用于限流器等场景。
TairHash
- TairHash是一种hash类型的数据，不但和原有的Redis Hash一样支持丰富的数据接口和高处理性能，还突破了Redis Hash只能为key设置过期时间的限制，支持为field设置过期时间和版本，极大地提高了hash数据结构的灵活性，简化了很多场景下的业务开发工作。TairHash使用高效的Active Expire算法，可以在不对响应时间造成明显影响的前提下，更高效的完成对field的超时判断和删除。
TairBloom
- TairBloom是一种可动态扩容的布隆过滤器，完全兼容RedisBloom模块的命令。TairBloom首先是一种概率性数据结构（space-efficient probabilistic data structure），主要使用较低的内存消耗来判断一个元素是否存在；其次，TairBloom具有动态扩容的能力，可在扩容的同时维持证误判率的稳定。
TairDoc
- TairDoc是一种文档类型的数据结构，支持JSON标准，完全兼容ReJSON模块的命令。TairDoc数据以二进制树的方式存储，支持对JSON中子元素的快速访问。
TairGIS
- TairGis是一种使用R-Tree做索引，支持地理信息系统GIS（Geographic Information System）相关接口的数据结构。Redis的原生GEO命令是使用GeoHash和Redis Sorted Set结构完成的，使用1D索引，主要用于点的查询，TairGIS使用2D索引，除了对点的查询，还支持线、面的查询，尤其适合用于判断相交或包含关系，功能更加强大。
4. 支持按时间点恢复
社区版 Redis 提供 RDB 和 AOF 两种持久化方式，但是缺少类似于 Binlog 的日志形式，AOF 没有记录时间和位点信息，导致无法按照时间点恢复数据。虽然 Redis 纯缓存的场景下，这种恢复模式可以满足大多数业务场景需求，但是在游戏等行业下，如果支持按照时间点恢复数据可以实现快速回档，极大提减少停机维护时间。阿里云 Redis 缓存服务，通过在 AOF 追加时间戳信息，可以实现按照时间点恢复数据，实现了从缓存到数据库的飞跃。这种日志改造在主从复制，跨地域备份等场景下也有非常好的应用，可以实现断点续传等能力。
5. 全球分布式缓存服务助理企业级客户全球化业务布局
随着企业级客户全球化业务的发展，全球分布式缓存服务的需求应运而出，跨地域数据双向，多向同步，全局就近访问，成熟的链路监控体系是这一类服务的标签，2020 年阿里云 Redis 服务将在企业版基础上推出全球分布式缓存服务形态，满足企业级客户业务出海，全球业务的诉求，方便客户跨地域业务的展开。
结语
从 2009 年 Redis 服务面世以来，Redis 缓存已经经历了 10多个年头，缓存行业也经历了翻天覆地的变化。2019年底，Redis 6.0 RC 版面世，预计稳定版也会很快面向用户正式开放。用作者的话说，这个版本是迄今为止最大的更新，从 RC 版 Release Note 来看，最新版 Redis 在客户端缓存，多 IO 线程，集群代理，SSL 加密，模块 API 优化都有提及，可谓是赚足了眼球。不过回头看看阿里云 Redis 服务的发展历史，我们早在几年前就布局了 SSL 加密，多 IO 线程改造，集群代理，混合存储，模块等方方面面，某种意义上来说，阿里云 Redis 服务是走在了缓存时代的最前沿。我们在为用户提供最优秀，好用的缓存服务上一直不断努力前行。在可以预见的未来，缓存依然会是数据库产品阵营中的主流，且不可替代，这里我们也做个趋势预测
- 缓存需要更贴近客户业务，缩短 RT，多级缓存或成为标准。
- 产品架构会对客户更加透明，对客户无感，主从版与集群版的使用差异会越来越小，客户无需感知后端产品架构。
- 弹性热伸缩或成为刚需，满足互联网场景下突发流量，瞬间峰值等极端业务场景。
- 全球分布式缓存或成为大型国际化互联网行业的标准诉求，双向甚至多向复制成为行业基准能力。
- 面向 IOT & 5G 的爆发，缓存更轻量化，解决边缘计算场景下的缓存需求。
