Redis流与Kafka相比如何？

Redis流 VS Kafka

Kafka以解决大规模数据处理问题而闻名，并被广泛部署在许多知名公司的基础设施中。早在2015年，LinkedIn有60个集群，总共有1100个Broker，每秒处理1300万条信息。

但事实证明，规模并不是Kafka唯一擅长的事情。它所提倡的编程范式--分区、有序、事件处理--对于你可能面临的许多问题都是一个很好的解决方案。例如，如果事件代表的是要被索引到搜索数据库的行，那么最后的修改就是最后的索引，这一点很重要，否则搜索将无限期地返回陈旧的数据。同样，如果事件代表用户行为，处理第二个事件（"用户升级账户"）可能依赖于第一个（"用户创建账户"）。这种范式与传统的作业队列系统不同，在传统的作业队列中，事件是由许多工作者同时从队列中弹出的，这很简单，可扩展，但它破坏了任何排序保证。假设你想要有序的处理，但也许你不想使用Kafka，因为它是一个难以操作或昂贵的重型系统的声誉。Redis现在有了5.0版本发布的 "流 "数据结构，与之相比如何？它是否解决了同样的问题？

Kafka的架构

我们先来看看Kafka的基本架构。基本的数据结构是主题。它是一个按时间排序的记录序列，只需追加。使用这种数据结构的好处在Jay Kreps的经典博文The Log中得到了很好的描述。

主题Topic被分区，以使它们能够扩展：每个主题可以被托管在单独的Kafka实例上。每个分区中的记录都被分配了连续的ID，称为偏移量，它可以唯一地识别分区中的每个记录。消费者按顺序处理记录，保持跟踪其最后看到的偏移量。由于记录被持久化在一个主题中，多个消费者可以相互独立地处理记录。

在实践中，你可能会将你的处理分布在许多机器上。为了实现这一点，Kafka提供了一个 "消费者组 "的抽象，它是一组合作的进程，从一个主题消费数据。一个主题的分区被划分给组内的成员。然后，当成员加入或离开该组时，必须重新分配分区，以便每个成员都能获得公平的分区份额。这就是所谓的再平衡算法。

请注意，一个分区只能由消费者组的一个成员来处理。(但一个成员可能负责多个分区)这使得严格有序的处理得到保证。

这套工具是非常有用的。你可以通过添加更多的工作者来轻松地扩展你的处理，而Kafka则负责处理分布式协调问题。

Redis的流数据结构

Redis的 "流 "数据结构是如何比较的？Redis流在概念上等同于上面描述的Kafka主题的一个分区，但有一些小的区别。

它是一个持久的、有序的事件存储（与Kafka中相同）

它有一个可配置的最大长度（与Kafka中的保留期相比）。

事件存储键和值，就像Redis Hash（相对于Kafka中的单个键和值）。

最主要的区别是，Redis中的消费者组与Kafka中的消费者组完全不同。

在Redis中，一个消费者组是一组全部从同一流读取的进程。Redis确保事件只会被传递给组内的一个消费者。例如，在下图中，消费者1不会处理'9'，它会跳过它，因为消费者2已经看到它了。消费者1将得到下一个未被任何其他组成员看到的事件。

组的作用是将单个流的处理并行化。这看起来很像一个传统的作业队列结构。因此，它失去了作为流处理核心的排序保证，这是很不幸的。

流处理作为一个客户端库

那么，如果Redis只提供有效的具有作业队列语义的主题的单一分区，我们怎么能在Redis之上建立一个流处理引擎？好吧，如果你想要Kafka的功能，你需要自己构建它们。这意味着要实现。

1. 事件分区。你需要创建N个流，并将每个流视为一个分区。然后，在发送时，你需要决定哪个分区应该接收它，大概是基于事件的哈希值或其中的一个字段。

2. 一个工人分区分配系统。为了扩展和支持多个工作者，你需要创建一个算法，在他们之间分配分区，确保每个工作者拥有一个相互排斥的子集，也就是相当于Kafka的 "再平衡 "系统。

3. 有确认的顺序处理。每个工作者都需要迭代其每个分区，跟踪其偏移量。尽管Redis消费者组有作业队列语义，但它们在这里可以提供帮助。诀窍是每个组使用一个消费者，然后为每个分区创建一个组。然后每个分区将被按顺序处理，你可以利用内置的消费者组状态跟踪。Redis不仅可以跟踪偏移量，还可以跟踪每个事件的确认，这是很强大的。

这是绝对的最低要求。如果你希望你的解决方案是健壮的，你可能还想考虑错误处理：除了崩溃你的工作者，也许你会想要一个机制，将错误转发到一个 "死信 "流并继续处理。

好消息是--如果你喜欢Python的话--已经解决了这些问题，并且在一个新发布的名为Runnel的库中解决了更多问题。如果你想从Redis上类似Kafka的语义中获益，欢迎你来看看。下面是它的外观，基本上与上面的Kafka图之一相同。

工作者通过Redis中实现的锁来协调他们对分区的所有权。他们通过一个特殊的 "控制 "流相互沟通。更多信息，包括架构和再平衡算法的详细分解，请参阅Runnel文档。

权衡

Redis是大规模事件处理的好选择吗？有一个基本的权衡：因为一切都在内存中，获得了无与伦比的处理速度，但它不适合存储无限制的数据量。使用Kafka，你可能愿意无限期地保存你的所有事件，但使用Redis，你肯定要存储最近的事件的固定窗口--只够你的处理器有一个舒适的缓冲区，以防止它们变慢或崩溃。这意味着你可能还想使用一个外部的长期事件存储，例如S3，以便能够重放它们，这增加了你的架构的复杂性，但降低了成本。

研究这个问题的主要动机是在部署和操作Redis时涉及的易用性和低成本。这就是为什么它对Kafka有吸引力。它也是一套神奇的工具，经受住了时间的考验，非常了不起。事实证明，经过努力，它也可以支持分布式流处理范式.

审核编辑：黄飞