1. Introducción y casos de uso
@betabeers – Barcelona
17 de enero 2012

2. ¿Quién soy?
Ronny López @ronnylt
Desarrollador @pricebets
Descubrí Redis cuando una consulta como esta hacia que una
página demorara +15 segundos en cargar:
SELECT value
FROM odds
INNER JOIN outcomes ON ...
INNER JOIN bets ON ...
INNER JOIN markets ON ...
...
WHERE ... ORDER BY ...

3. Antes de continuar...
¿Qué hay de malo en los
sistemas tradicionales de
BD relacionales?
Nada...

4. Pero...
• Hay tareas que no necesitan tanta complejidad
• El modelo relacional actual es difícil de escalar
horizontalmente
• No se pueden modelar problemas comunes lo
suficientemente bien

5. ¿Qué es Redis?
• Remote dictionary server
• Motor de almacenamiento clave-valor avanzado,
rápido y persistente
• Servidor de estructuras de datos
• NoSQL (Not-only SQL)
• Open source

6. ¿Quién está detrás de
Redis?
• Creado por Salvatore Sanfilippo @antirez
• Release inicial en marzo del 2009
• Actualmente el desarrollo es patrocinado por
VMWare
• Comunidad activa y amigable

7. ¿Quién usa Redis?
• Usado hoy en el mundo real por grandes y
pequeñas empresas
• Resolviendo grandes y pequeños problemas

8. ¿Quién usa Redis?
Y muchos más...
http://redis.io/topics/whos-using-redis

9. ¿Para qué lo usan?
• github.com: motor de almacenamiento clave/valor, cola de trabajos
(resque)
• guardian.co.uk: servidor de estructuras de datos persistente
• disqus.com: sistema estádistico desarrollado sobre Redis
• stackoverflow.com: capa de cache para toda su red
• flickr.com: lista de trabajos
• pricebets.es: almacenamiento primario (conjuntos, listas, hashes, etc...),
routing, cache, sessions

10. Características
principales
• Escrito en C
• Muy pocas dependencias
• Super rápido
• Single-threaded
• Clientes disponibles para varios lenguajes

11. Características
principales
• Alto rendimiento en escritura y lectura
• Soporte de operaciones atómicas
• Soporte de transacciones

12. Características
Simplicidad
• Fácil instalación
• Curva de aprendizaje relativamente baja
• Lenguage de comandos fácil de utilizar y aprender

13. Características
Previsibilidad
• La memoria es rápida, y permite a Redis tener un
redimiento muy fiable
• Operaciones sobre datasets de 10 mil claves tendrán
el mismo rendimiento que sobre datasets de 50
millones de claves
• La complejidad algorítmica de todos los comandos
está documentada

14. Características
Confiabilidad
• Todos los datos residen en memoria, y son persistidos
a disco eventualmente (snapshots, append-only log)
• Replication system (master-slave) , pueden configurarse
múltiples esclavos. Un esclavo puede ser el master de
otro esclavo

15. Características
Persistencia
• RDB, Point-in-time snapshots en intervalos
configurados
• AOF (append-only file) cada operación de
escritura
• Es posible combinar RDB y AOF en la misma
instancia
• Se puede deshabilitar la persistencia del todo

16. Características
Versatilidad
• Adaptable a varios tipos de aplicaciones
• Modelado de los datos a partir de estructuras de
datos como listas, conjuntos, conjuntos ordenados
y hashes

17. Tipos de datos
• Redis NO es simplemente un motor de
almacenamiento clave-valor
• Es un servidor de estructuras de datos que incluye
varios tipos de datos predefinidos (strings, lists,
sets, sorted sets, hashes)

18. Claves
• Puede usarse cualquier cadena de caracteres como
clave
• Es recomendable tener organizadas las claves en
namespaces (keyspaces) de la forma:
object-type:id:field
Ejemplo:
user:123:password
user:456:friends

19. Claves
• NO es recomendable que las claves sean demasiado
grandes (memoria, localización en el keyspace)
• Tampoco es recomendable que las claves sean
demasiado cortas por cuestiones de legibilidad
Ejemplo: u:123:pw

20. Tipos de datos
Strings
• Es el tipo de dato más simple
• Si solamente usa este tipo de dato es similar a usar
un servidor memcached pero con persistencia

21. Operaciones con
Strings
$ redis-cli SET mykey “binary-safe string”
OK
$redis-cli GET mykey
binary-safe string

22. Operaciones
Strings
• Comandos SET/GET para escribir/leer
• Los valores pueden ser cualquier string no mayor
que 1 GB
• Si necesita almacenar algo más grande, Redis is NOT
for you ;)

23. Operaciones atómicas
Strings
Atomic increment
$ redis-cli SET counter 100
OK
$ redis-cli INCR counter
(integer) 101
$ redis-cli INCR counter
(integer) 102
$ redis-cli INCRBY counter 10
(integer) 112

24. ¿Por qué atómico?
Aún cuando hayan varios clientes ejecuntando
operaciones sobre la misma clave, no se va a incurrir
en una condición de carrera (race condition)

25. Otras operaciones
Strings
• APPEND, GETRANGE, STRLEN, ...
• MSET, MGET, ...
• SETNX, MSETNX, GETSET, ...
http://redis.io/commands#string

26. Tipos de datos
Lists
• Son simplemente una secuencia de elementos
(strings) ordenados
• Son implementadas como listas enlazadas

27. Tipos de datos
Lists
• Listas doblemente enlazadas garantizan la inserción
en cualquier extremo en un tiempo constante
O(1)
• Con estas caterísticas también puede modelarse
una “cola”

28. Operaciones
Lists
• LPUSH agrega un elemento en el extremo
izquierdo de la lista
• RPUSH en el extremo derecho
• LRANGE extrae elementos de la lista en cierto
rango

29. Operaciones
Lists
• LPUSH, RPUSH, LPOP, RPOP, ...
• LINDEX, LINSERT, LLEN, ...
• LTRIM, LREM, ...
http://redis.io/commands#list

30. Variantes “blocking”
• BLPOP, BRPOP, BRPOPLPUSH
• Bloquean la conexión (del cliente) cuando no hay
elementos en la lista
• Ideal para implementar colas de trabajos/mensajes

31. Operaciones
Lists
$ redis-cli RPUSH messages "Hola, ¿qué
tal?"
OK
$ redis-cli RPUSH messages "Bien, gracias"
OK
$ redis-cli RPUSH messages "Muy grande Redis"
OK
$ redis-cli LRANGE messages 0 2
1. Hola, ¿qué tal?
2. Bien, gracias
3. Muy grande Redis

32. Usos de las listas
• Utilice listas cada vez que requiera acceder a los
datos en el mismo orden en que se agregan
• Ideal para casos en los que se requiere un ORDER
BY de SQL
• Escalable a millones de elementos manteniendo el
mismo rendimiento

33. Ejemplos de uso de las
listas
• Mantener un listado cronológico de los comentarios
publicados en un blog
• Es posible paginar usando LRANGE de forma trivial
$ redis-cli RPOP post:123:comments 456
$ redis-cli RPOP post:123:comments 789
$ redis-cli LRANGE post:123:comments 50 60

34. Tipos de datos
Sets
• Colección NO–ordenada de datos (conjuntos)
• Permite operaciones típicas sobre conjuntos como
unión, intersección, diferencia, etc...
• Estas operaciones son difíciles de implementar en
un modelo relacional

35. Ejemplos
Sets
$ redis-cli SADD user:123:friends 456
(integer) 1
$ redis-cli SADD user:123:friends 789
(integer) 1
$ redis-cli SADD user:123:friends 123
(integer) 1
$ redis-cli SMEMBERS user:123:friends
1. 123
2. 456
3. 789
$ redis-cli SISMEMBER user:123:friends 789
(integer) 1

36. Ejemplos
Sets
Etiquetado de noticias
$ redis-cli SADD news:123:tags 1
(integer) 1
$ redis-cli SADD tags:1:objects 123
(integer) 1
Obtener todos los tags de una noticia es
trivial
$ redis-cli SMEMBERS news:123:tags

37. Operaciones
Sets
• SADD, SREM, SCARD, SMEMBERS, SISMEMBER, ...
• SUNION, SDIFF, SINTER, ...
• SPOP, SRAND, .... O(1)
http://redis.io/commands#set

38. Tipos de datos
Sorted Sets
• Un conjunto ordenado es un conjunto donde a
cada elemento se le asocia una puntuación (score)
• Este valor (score) determina el orden de los
elementos dentro del conjunto

39. Tipos de datos
Sorted Sets
• ZADD es usado para agregar nuevos elementos o para
actualizar el score de uno ya existente
$ redis-cli ZADD top-sites: 4 “pricebets”
(integer) 1
$ redis-cli ZADD top-sites: 6 “betabeers”
(integer) 1
$ redis-cli ZRANGE top-sites 0 -1
1. betabeers
2. pricebets

40. Operaciones
Sorted Sets
• ZADD, ZREM, ZCARD, ZCOUNT, ZINCR, ...
• ZSCORE, ZINCRBY, ZRANK, ...
• ZCOUNT, ....
http://redis.io/commands#sorted_set

41. Tipos de datos
Hashes
• Permiten que objetos compuestos se almacenen en una
clave específica
• Tipo de dato ideal para almacenar objetos complejos
en Redis, usando los atributos del objeto como claves
del hash

42. Operaciones
Hashes
$ redis-cli HSET event:1 name betabeers
$ redis-cli HSET event:1 date 2012-01-17
$ redis-cli HSET event:1 where Barcelona
$ redis-cli HGETALL event:1
1) name
2) betabeers
3) date
4) 2012-01-17
5) where
6) Barcelona

43. Operaciones
Hashes
• HSET, HGET, HDEL, HEXIST, ...
• HKEYS, HGETALL, HVALS, ...
• HMGET, HMSET, ...
http://redis.io/commands#hash

44. Casos de uso
Contadores

45. Contadores
• Gran cantidad de escrituras/lecturas
• Datos valiosos, pero NO críticos
• Insertar una fila en MySQL o actualizar un
contador en cada petición será sin dudas difícil de
escalar

46. Contadores
$ redis-cli INCR active:sports:spain
$ redis-cli INCR active:sports:italy
$ redis-cli GET active:sports:spain
$ redis-cli GETSET active:sports:spain 0

47. Casos de uso
Presencia
¿Quién está online?
¿Cuáles de mis amigos están online?

48. Presencia
• Mantener en un conjunto los usuarios que se
han detectado online en cada minuto
$ redis-cli SADD online:15:01 123
$ redis-cli SADD online:15:01 456
$ redis-cli SADD online:15:02 123

49. Presencia
• El conjunto de usuarios online se puede
obtener de la UNION de los conjuntos
relativos a los últimos ¿5? minutos.
A las 15:05
$ redis-cli SUNION online:15:01
online:15:02 online:15:03 online:
15:04 online:15:05

50. Presencia
• El conjunto de “amigos” online es otra
operación sobre conjuntos
$ redis-cli SUNION online:15:01
online:15:02 online:15:03 online:
15:04 online:15:05 user:123:friends
• Puede almacenarse en otra clave:
$ redis-cli SUNIONSTORE
friends:online:123 online:15:01
online:15:02 online:15:03 online:
15:04 online:15:05 user:123:friends

51. Casos de uso
Tabla de posiciones

52. Tabla de posiciones
• Se necesita listar elementos ordenados por una
puntuación
• Las puntuaciones se actualizan en tiempo real
• Consultas lentas por naturaleza
SELECT * FROM ... WHERE ... ORDER BY ... LIMIT 10

53. Tabla de posiciones
• Mantener un conjunto ordenado (sorted set) con los
elementos y su score
$ redis-cli ZADD popular:sports 10 football
$ redis-cli ZADD popular:sports 6 basketball
$ redis-cli ZADD popular:sports 12 football
$ redis-cli ZREVRANGE popular:sports 0 9

54. Casos de uso
URL Routing

55. URL Routing
• Convertir alias de URL a paths internos de la
aplicación
Ejemplo:
http://www.apuestas.com/futbol
=> /sport/1
http://www.apuestas.com/futbol/espana/copa-del-rey
=> /competition/3120

56. URL Routing
• Convertir paths internos a friendly URLs
Ejemplo:
/sport/1
=> http://www.apuestas.com/futbol
/competition/3120
http://www.apuestas.com/futbol/espana/copa-del-rey

57. URL Routing
• Mantener un hash con el routing y otro con los alias
$ redis-cli HSET routing /futbol /sport/1
$ redis-cli HSET alias /sport/1 /futbol
• Tiempo constante O(1) para cualquier número de
rutas/alias

58. Otras características...
• Pipelining
• Transactions
• Pub/Sub

59. ¿Qué se espera para
próximas vesiones?
• Scripting (con LUA) (Redis 2.6)
• High resolution expires (Redis 2.6)
• Mejoras en el rendimiento de la escritura/lectura
de grandes objetos (Redis 2.6)
• Redis Cluster (Redis 3.0)

60. Algunos consejos
• Instancias de Redis en 64 bits consumen más RAM
• No usar el comando KEYS en producción
• Comando MONITOR para observar y monitorear

61. Benchmarks
Processor 2.2 GHz Intel Core i7
redis-benchmark -q -n 100000 Memory 8 GB 1333 MHz DDR3
PING (inline): 108459.87 requests per second
PING: 89766.61 requests per second
MSET (10 keys): 48053.82 requests per second
SET: 80064.05 requests per second
GET: 87108.02 requests per second
INCR: 82644.62 requests per second
LPUSH: 82169.27 requests per second
LPOP: 78802.20 requests per second
SADD: 71890.73 requests per second
SPOP: 93283.58 requests per second
LPUSH (again, in order to bench LRANGE): 86880.97 requests per second
LRANGE (first 100 elements): 64061.50 requests per second
LRANGE (first 300 elements): 40064.10 requests per second
LRANGE (first 450 elements): 30478.51 requests per second
LRANGE (first 600 elements): 25873.22 requests per second

62. Muchas gracias...
$ redis-cli HGETALL pricebets
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