Điểm khác biệt giữa Kafka và Redis OSS là gì?
Redis OSS là một kho lưu trữ dữ liệu khóa-giá trị nằm trong bộ nhớ, còn Apache Kafka là một công cụ xử lý luồng dữ liệu. Tuy nhiên, bạn có thể so sánh hai công nghệ với nhau vì bạn có thể sử dụng cả hai để tạo hệ thống truyền thông điệp kiểu gửi-đăng ký nhận (pub/sub). Trong kiến trúc đám mây hiện đại, các ứng dụng được tách rời thành các khối dựng độc lập, nhỏ hơn được gọi là dịch vụ. Mô hình truyền thông điệp kiểu pub/sub cung cấp thông báo sự kiện tức thời cho các hệ thống phân tán này. Kafka hỗ trợ một hệ thống dựa trên yêu cầu kéo, trong đó bên gửi và bên đăng ký nhận dùng chung một hàng đợi thông điệp, cho phép bên đăng ký nhận kéo thông điệp từ hàng đợi đó khi cần. Redis OSS hỗ trợ một hệ thống dựa trên thông báo đẩy, trong đó bên gửi phân phối thông điệp đến tất cả các bên đăng ký nhận khi một sự kiện xảy ra.
Cách thức hoạt động: pub/sub trên Kafka so với pub/sub trên Redis OSS
Apache Kafka là một nền tảng truyền sự kiện cho phép nhiều ứng dụng truyền dữ liệu độc lập với nhau. Các ứng dụng này, được gọi là đối tượng tạo và đối tượng dùng, gửi và đăng ký nhận thông tin đến và đi từ các phân vùng dữ liệu nhất định được gọi là chủ đề.
Trong khi đó, Redis OSS được thiết kế dưới dạng một cơ sở dữ liệu nằm trong bộ nhớ để hỗ trợ truyền dữ liệu có độ trễ thấp giữa các ứng dụng. Nó lưu trữ tất cả các thông điệp trên RAM thay vì một ổ đĩa cứng để giảm thời gian đọc và ghi dữ liệu. Giống như Kafka, nhiều đối tượng dùng có thể đăng ký nhận thông tin từ một luồng dữ liệu Redis OSS để truy xuất thông điệp.
Dù bạn có thể sử dụng cả hai cho việc truyền thông điệp kiểu pub/sub, nhưng Kafka và Redis OSS hoạt động theo cách khác nhau.
Quy trình làm việc Kafka
Apache Kafka kết nối các đối tượng tạo và đối tượng dùng thông qua các cụm điện toán. Mỗi cụm bao gồm một số trình truyền tải Kafka nằm ở các máy chủ khác nhau.
Kafka tạo ra các chủ đề và phân vùng cho các mục đích sau:
- Các chủ đề để lập nhóm cho dữ liệu tương tự thuộc về một chủ đề đáng quan tâm, chẳng hạn như email, thanh toán, người dùng và mua hàng
- Các phân vùng trên các trình truyền tải khác nhau để sao chép dữ liệu và đạt được khả năng chịu lỗi
Các đối tượng tạo sẽ gửi thông điệp đến các trình truyền tải. Khi nhận được một thông điệp, trình truyền tải sẽ phân loại dữ liệu thành một chủ đề và lưu trữ dữ liệu trong một phân vùng. Đối tượng dùng kết nối với chủ đề có liên quan và trích xuất dữ liệu từ phân vùng của mình.
Quy trình làm việc Redis OSS
Redis OSS chạy với kiến trúc máy chủ-máy khách như một hệ thống cơ sở dữ liệu NoSQL. Đối tượng tạo và đối tượng dùng được ghép nối lỏng lẻo và không cần biết đến nhau khi gửi thông điệp.
Redis OSS sử dụng các khóa và nút chính-phụ cho các mục đích sau:
- Các khóa để lập nhóm cho các thông điệp tương tự. Ví dụ: “email” là khóa trỏ về phía kho dữ liệu chỉ chứa thông điệp gửi qua email.
- Các nút chính-phụ để sao chép thông điệp.
Khi đối tượng tạo gửi thông điệp đến một nút cụ thể, Redis OSS sẽ phân phối thông điệp đến tất cả bên đăng ký nhận được kết nối bằng cách kiểm tra khóa thông điệp. Đối tượng dùng phải luôn khởi tạo và duy trì kết nối hoạt động với máy chủ Redis OSS để nhận thông điệp. Điều này được gọi là ngữ nghĩa phân phối được kết nối.
Cách xử lý thông điệp: pub/sub trên Kafka so với pub/sub trên Redis OSS
Apache Kafka cung cấp cho các nhà phát triển các hệ thống truyền thông điệp phân tán có khả năng mở rộng linh hoạt. Trong khi đó, Redis OSS cung cấp các cấu trúc dữ liệu phong phú, cho phép một ứng dụng đẩy dữ liệu đến nhiều nút một cách nhanh chóng. Cả hai hệ thống đều có một số điểm khác biệt trong cơ chế xếp hàng thông điệp của chúng.
Kích thước thông điệp
Kafka và Redis OSS hoạt động tốt nhất khi gửi các gói dữ liệu cỡ nhỏ giữa đối tượng dùng và bên đăng ký nhận.
Đặc biệt, Redis OSS không được thiết kế để xử lý kích thước dữ liệu lớn mà không ảnh hưởng đến thông lượng. Nó cũng không thể lưu trữ một lượng lớn dữ liệu, vì RAM có dung lượng nhỏ hơn dung lượng lưu trữ của ổ đĩa.
Trong khi đó, Kafka có thể hỗ trợ các thông điệp lớn trong phạm vi hợp lý mặc dù không được xây dựng chuyên biệt để làm như vậy. Kafka có thể xử lý các thông điệp lên đến 1 GB nếu nó nén thông điệp và bạn cấu hình Kafka để lưu trữ theo bậc. Thay vì lưu trữ tất cả các thông điệp trong kho lưu trữ cục bộ, nó sử dụng kho lưu trữ từ xa để lưu trữ các tệp bản ghi đã hoàn thành.
Phân phối thông điệp
Đối tượng dùng Kafka sẽ kéo dữ liệu từ hàng đợi thông điệp. Mỗi đối tượng dùng Kafka sẽ theo dõi thông điệp đã đọc với một mã định danh mà nó cập nhật để truy xuất thông điệp tiếp theo. Đối tượng dùng có thể phát hiện và theo dõi các thông điệp trùng lặp.
Mặt khác, Redis OSS tự động đẩy thông điệp đến những bên đăng ký nhận được kết nối. Bên đăng ký nhận của Redis OSS thụ động chờ đợi các thông điệp chuyển đến từ máy chủ. Vì đây là thiết lập phân phối không thể đọc lại, bên đăng ký nhận của Redis OSS không có khả năng phát hiện các thông điệp trùng lặp.
Lưu giữ thông điệp
Kafka giữ lại các thông điệp sau khi đối tượng dùng đọc. Vì vậy, nếu một ứng dụng máy khách mất dữ liệu đã truy xuất, nó có thể yêu cầu dữ liệu đó một lần nữa từ phân vùng mà nó đăng ký. Bằng cách thiết lập chính sách lưu giữ thông điệp, người dùng có thể xác định thời gian Kafka giữ lại dữ liệu.
Ngược lại, Redis OSS không lưu trữ các thông điệp sau khi phân phối. Nếu không có bên đăng ký nhận nào được kết nối với luồng dữ liệu, Redis OSS sẽ loại bỏ các thông điệp. Các thông điệp bị loại bỏ sẽ không thể được khôi phục ngay cả khi bên đăng ký nhận kết nối với Redis OSS sau này.
Xử lý lỗi
Cả Kafka và Redis OSS đều cho phép các ứng dụng giảm thiểu việc phân phối thông điệp không đáng tin cậy, nhưng cách thực hiện khác nhau.
Việc xử lý lỗi trong Redis OSS tập trung vào tương tác giữa ứng dụng máy khách và các dịch vụ Redis OSS. Với Redis OSS, các nhà phát triển có thể giải quyết các trường hợp như thời gian chờ của máy khách, vượt quá bộ đệm bộ nhớ và giới hạn máy khách tối đa. Do sử dụng kiến trúc cơ sở dữ liệu theo cặp khóa-giá trị, Redis OSS không thể cung cấp cách xử lý lỗi thông điệp mạnh mẽ như Kafka.
Các nhà phát triển Kafka có thể lưu trữ các sự kiện sai trong một hàng đợi thông báo không gửi được, thử lại hoặc chuyển hướng chúng để cho phép phân phối thông điệp nhất quán đến các ứng dụng máy khách. Các nhà phát triển cũng có thể sử dụng API Kafka Connect để tự động khởi động lại các tác vụ kết nối trong một số lỗi nhất định.
Điểm khác biệt về hiệu năng: pub/sub trên Kafka so với pub/sub trên Redis OSS
Nói chung, Apache Kafka vượt trội hơn Redis OSS khi truyền thông điệp kiểu pub/sub vì Kafka được thiết kế chuyên biệt để truyền liên tục dữ liệu. Redis OSS có một số trường hợp sử dụng khác nhau mà trong đó không thể sử dụng Kafka.
Tính song song
Tính song song là khả năng nhiều đối tượng dùng nhận cùng lúc một thông điệp.
Redis OSS không hỗ trợ tính song song.
Mặt khác, Kafka cho phép phân phối cùng một thông điệp đến nhiều đối tượng dùng. Thông thường, đối tượng dùng trong các nhóm đối tượng dùng Kafka sẽ thay phiên nhau truy xuất các thông điệp mới từ một phân vùng. Nếu chỉ có một đối tượng dùng duy nhất trong nhiều nhóm đối tượng dùng, nó sẽ truy xuất tất cả các thông điệp. Bằng cách tận dụng lợi thế của thiết lập và việc sao chép phân vùng này, bạn có thể gán một đối tượng dùng cho mỗi nhóm đối tượng dùng tại mỗi bản sao phân vùng. Điều này cho phép tất cả đối tượng dùng truy xuất một chuỗi thông điệp tương tự.
Thông lượng
Thông lượng đo lường số lượng thông điệp mà mỗi hệ thống có thể xử lý mỗi giây.
Kafka thường có thông lượng cao hơn pub/sub trên Redis OSS. Kafka xử lý khối lượng dữ liệu lớn hơn nhiều vì nó không phải chờ mỗi bên đăng ký nhận được thông điệp trước khi chuyển sang bên đăng ký nhận khác. Thay vào đó, nó lưu trữ các thông điệp hiện tại trên bộ nhớ đệm và kho lưu trữ, giúp tối ưu hóa tốc độ đọc.
Tuy nhiên, hiệu năng của Kafka có thể giảm nếu đối tượng dùng không truy xuất thông điệp đủ nhanh, vì các thông điệp chưa đọc trên bộ nhớ đệm cuối cùng sẽ bị xóa. Trong trường hợp này, đối tượng dùng phải đọc từ ổ đĩa nên sẽ chậm hơn.
Trong khi đó, Redis OSS phải chờ xác nhận cho mỗi đối tượng dùng, làm giảm đáng kể thông lượng khi có nhiều nút được kết nối hơn. Giải pháp là gửi nhiều yêu cầu với một quy trình được gọi là đường ống dữ liệu, nhưng điều này làm giảm độ trễ truyền thông điệp.
Độ trễ
Cả Kafka và Redis OSS đều phù hợp để xử lý dữ liệu có độ trễ thấp. Redis OSS cung cấp thời gian truyền thông điệp ngắn hơn và được tính bằng mili giây, trong khi mức trung bình của Kafka là hàng chục mili giây.
Vì Redis OSS đọc và ghi dữ liệu chủ yếu trên RAM nên dĩ nhiên nó vượt qua Kafka về tốc độ. Tuy nhiên, Redis OSS không thể duy trì các hoạt động dữ liệu có độ trễ cực thấp khi xử lý các thông điệp lớn hơn. Trong khi đó, Kafka cần nhiều thời gian hơn để sao chép các phân vùng trên các ổ đĩa vật lý khác nhau để duy trì dữ liệu, làm tăng thêm tổng chi phí cho thời gian phân phối thông điệp.
Tối ưu hóa độ trễ cho Redis và Kafka OSS là điều có thể, nhưng bạn phải thực hiện một cách cẩn thận. Ví dụ: bạn có thể nén thông điệp Kafka để giảm độ trễ, nhưng đối tượng tạo và đối tượng dùng cần nhiều thời gian hơn để giải nén.
Độ trễ trong Redis OSS có thể là do một số yếu tố, bao gồm môi trường vận hành, hoạt động mạng, lệnh chậm hoặc tách nhánh. Để giảm độ trễ tách nhánh, Redis OSS khuyên bạn nên chạy hệ thống phân phối pub/sub trên các phiên bản EC2 hiện đại dựa trên Máy ảo phần cứng (HVM).
Khả năng chịu lỗi
Kafka ghi tất cả dữ liệu trên ổ đĩa lưu trữ của một trình truyền tải hàng đầu và sao chép dữ liệu trên các máy chủ khác nhau. Khi một máy chủ bị lỗi, nhiều bên đăng ký nhận sẽ truy xuất dữ liệu từ các phân vùng sao lưu.
Khác với Kafka, Redis OSS không sao lưu dữ liệu theo mặc định, người dùng phải bật tính năng này theo cách thủ công. Redis OSS sử dụng kho dữ liệu trong bộ nhớ, vốn sẽ mất tất cả dữ liệu khi tắt nguồn. Để ngăn chặn điều đó, các nhà phát triển sẽ bật duy trì Cơ sở dữ liệu Redis OSS (RDB) để định kỳ chụp nhanh dữ liệu RAM và lưu trữ trên ổ đĩa.
Thời điểm sử dụng: pub/sub trên Kafka so với pub/sub trên Redis OSS
Apache Kafka là lựa chọn tốt hơn để xây dựng các ứng dụng truyền các tập dữ liệu lớn và yêu cầu khả năng phục hồi cao. Ban đầu, nó được phát triển dưới dạng một quy trình dữ liệu phân tán duy nhất có khả năng xử lý hàng nghìn tỷ thông điệp đi qua. Kafka sao chép các phân vùng trên các máy chủ khác nhau để ngăn chặn mất dữ liệu khi một nút bị lỗi. Các tổ chức sử dụng Kafka để hỗ trợ giao tiếp trong thời gian thực giữa các ứng dụng, thiết bị Internet vạn vật (IoT) di động và các vi dịch vụ. Đây cũng là lựa chọn tốt hơn để tổng hợp bản ghi, xử lý luồng dữ liệu và các tác vụ tích hợp dữ liệu dựa trên đám mây khác.
Trong khi đó, Redis OSS cung cấp khả năng phân phối sự kiện có độ trễ cực thấp cho các ứng dụng yêu cầu truyền dữ liệu tức thời nhưng chịu được tổn thất dữ liệu nhỏ. Redis OSS thường được sử dụng làm bộ nhớ đệm cho phiên để lưu trữ dữ liệu truy cập thường xuyên hoặc phân phối các thông điệp khẩn cấp. Nó cũng phù hợp để lưu trữ dữ liệu trò chơi, thương mại điện tử hoặc mạng xã hội để tạo điều kiện cho trải nghiệm người dùng mượt mà hơn.
Tóm tắt điểm khác biệt: pub/sub trên Kafka so với pub/sub trên Redis OSS
Apache Kafka |
Redis OSS |
|
Kích thước thông điệp |
Hỗ trợ kích thước thông điệp lên đến 1 GB với khả năng nén và lưu trữ theo bậc. |
Hỗ trợ kích thước thông điệp nhỏ hơn. |
Phân phối thông điệp |
Bên đăng ký nhận kéo các thông điệp từ hàng đợi. |
Máy chủ Redis OSS đẩy các thông điệp đến những bên đăng ký nhận đã kết nối. |
Lưu giữ thông điệp |
Giữ lại thông điệp sau khi truy xuất. |
Không giữ lại thông điệp. |
Xử lý lỗi |
Xử lý lỗi mạnh mẽ ở cấp độ truyền thông điệp. Hàng đợi thông báo không gửi được, thử lại sự kiện và chuyển hướng. |
Bạn phải xử lý các lỗi của Redis OSS ở cấp ứng dụng bằng thời gian chờ, giới hạn máy khách và dung lượng bộ đệm bộ nhớ. |
Tính song song |
Kafka hỗ trợ tính song song. Nhiều đối tượng dùng có thể đồng thời truy xuất cùng một thông điệp. |
Không hỗ trợ tính song song. |
Thông lượng |
Có thông lượng cao hơn vì đọc/ghi không đồng bộ. |
Thông lượng thấp hơn vì máy chủ Redis OSS cần chờ trả lời trước khi gửi thông điệp đến một bên đăng ký nhận khác. |
Độ trễ |
Độ trễ thấp. Chậm hơn Redis OSS một chút vì sao chép dữ liệu theo mặc định. |
Độ trễ cực thấp khi gửi các thông điệp có kích thước nhỏ hơn. |
Khả năng chịu lỗi |
Tự động sao lưu các phân vùng cho các trình truyền tải khác nhau. |
Không sao lưu theo mặc định. Người dùng có thể kích hoạt tính năng lưu trữ lâu dài trên Redis OSS theo cách thủ công. Nguy cơ mất dữ liệu nhỏ. |
AWS có thể hỗ trợ các yêu cầu về Kafka và Redis OSS của bạn như thế nào?
Amazon Web Services (AWS) cung cấp cơ sở hạ tầng có quy mô linh hoạt và được quản lý để hỗ trợ nhu cầu truyền thông điệp kiểu gửi-đăng ký nhận (pub/sub).
Sử dụng Dịch vụ truyền được quản lý của Amazon dành cho Apache Kafka (Amazon MSK) để dễ dàng tải nhập và xử lý khối lượng lớn dữ liệu trong thời gian thực. Bạn có thể xây dựng một bus dữ liệu được truy cập riêng để cung cấp các nút phát trực tuyến có độ sẵn sàng cao trên quy mô lớn. Bạn cũng có thể kết nối liền mạch với các dịch vụ AWS khác như AWS IoT Core, Amazon Virtual Private Cloud (Amazon VPC) và Dịch vụ được quản lý của Amazon dành cho Apache Flink.
Sử dụng Amazon MemoryDB để cung cấp dung lượng lưu trữ trong bộ nhớ có độ sẵn sàng cao cho khối lượng công việc Redis OSS của bạn. Bạn có thể chạy nguồn cấp dữ liệu truyền liên tục với tính đồng thời cao để tải nhập hoạt động của người dùng. Và bạn có thể hỗ trợ hàng triệu yêu cầu mỗi ngày cho các ứng dụng truyền thông và giải trí.
Thay vì Redis OSS hoặc Kafka, bạn cũng có thể sử dụng Amazon Simple Notification Service (Amazon SNS) để xây dựng hệ thống truyền thông điệp kiểu pub/sub. Bạn có thể gửi trực tiếp thông điệp từ ứng dụng của mình đến khách hàng hoặc các ứng dụng khác với quy mô linh hoạt và tiết kiệm chi phí. Amazon SNS cung cấp một số tính năng, ví dụ như:
- Truyền thông điệp với thông lượng cao, theo mô hình đẩy, nhiều-nhiều giữa các hệ thống phân tán, vi dịch vụ và các ứng dụng phi máy chủ định hướng theo sự kiện.
- Mã hóa thông điệp và quyền riêng tư của lưu lượng.
- Các tính năng phân rộng trên toàn bộ các hạng mục AWS. Trong đó bao gồm các phân tích, điện toán, bộ chứa, cơ sở dữ liệu, Internet vạn vật (IoT), máy học (ML), bảo mật và lưu trữ.
Bắt đầu sử dụng mô hình pub/sub, Redis OSS và Kafka trên AWS bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.