如何通過DRAM和PMEM方式部署記憶體資料庫Redis - Container Service for Kubernetes

在ACK環境下，通過直接存取PMEM（Persistent Memory）裝置，可以實現高吞吐和低時延。本文主要介紹如何在大容量記憶體情境下通過DRAM及PMEM方式部署記憶體資料庫Redis。

背景資訊

在大容量記憶體情境下，使用非易失性儲存卷的直接記憶體存取（Direct Memory）方式部署記憶體資料庫Redis的優勢：

通過聲明化的方式訪問非易失性儲存卷，降低非易失性儲存卷的使用複雜度。
在同樣容量記憶體情況下，可節省30%~50%的成本。
最小化應用修改。

Redis以直接記憶體存取方式，使用非易失性存放裝置調用MMAP對PMEM的連續地址空間進行映射。此情境下需使用特定Redis版本，可參考本文樣本擷取Redis鏡像。

通過DRAM部署Redis記憶體資料庫

記憶體（DRAM）可以提供優異的訪問效能，但掉電時資料容易丟失且價格昂貴，不適合大容量記憶體使用量。

部署Redis服務。

使用以下樣本模板建立redis-normal.yaml檔案。

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-normal
  labels:
    app: redis-normal
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-normal
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis-normal
    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/plugins/redis:v1-normal
        imagePullPolicy: Always
        resources:
          requests:
            memory: 30Gi
          limits:
            memory: 30Gi

執行以下命令部署Redis服務。
```
kubectl apply -f redis-normal.yaml
```

執行以下命令查看Redis服務。

kubectl get pod | grep redis-normal

預期輸出：

redis-normal-***         1/1     Running   0          4d8h

執行以下命令測試Redis寫效能。
```
LD_PRELOAD=/usr/local/lib/libmemkind.so redis-benchmark -d 102400 -t set -n 1000000 -r 1000000
```
預期輸出：
```
1000000 requests completed in 13.03 seconds
76751.86 requests per second
```
從以上預期輸出可以得出：通過DRAM部署的Redis記憶體資料庫，每秒大約處理76751個請求。

通過PMEM部署Redis記憶體資料庫

持久化記憶體PMEM兼具非易失性儲存，接近DRAM的使用方式和速度。

執行以下命令部署Redis記憶體資料庫。

kubectl apply -f redis-normal.yaml

redis-normal.yaml的樣本模板如下所示：

apiVersion: v1
kind: PersistentVolumeClaim
metadata:
  name: pmem-pvc-direct
spec:
  accessModes:
  - ReadWriteOnce
  resources:
    requests:
      storage: 60Gi
  storageClassName: csi-pmem-direct
---
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: redis-pmem-direct
  labels:
    app: redis-pmem-direct
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-pmem-direct
  template:
    metadata:
      labels:
        app: redis-pmem-direct
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/plugins/redis:v1-pmem
        imagePullPolicy: Always
        volumeMounts:
          - name: pmem-pvc
            mountPath: "/mnt/pmem"
      volumes:
        - name: pmem-pvc
          persistentVolumeClaim:
            claimName: pmem-pvc-direct

執行以下命令查看部署的Redis。

kubectl get pod | grep redis-pmem-direct

預期輸出：

redis-pmem-direct-5b469546db-5tk2j   1/1     Running   0          4d9h

執行以下命令測試Redis寫效能。
```
LD_PRELOAD=/usr/local/lib/libmemkind.so redis-benchmark -d 10240 -t set -n 1000000 -r 1000000
```
預期輸出：
```
1000000 requests completed in 19.89 seconds
50266.41 requests per second
```
從以上預期輸出可以得出：通過PMEM部署的Redis記憶體資料庫，每秒大約處理50266個請求。
相比DRAM部署Redis記憶體資料庫的寫效能，PMEM部署的Redis記憶體資料庫的寫效能降低僅約34%，讀效能不受影響，但成本下降50%。同時使用非易失性儲存卷對機型ecs.ebmre6p.26xlarge 1.5TB的PMEM記憶體空間，相比於普通記憶體資料庫容量提升了4倍。