Điểm khác biệt giữa Kafka và Redis là gì?
Redis 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, 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. Nhắn tin 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 nguyên lý 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 đó khi cần. Redis hỗ trợ một hệ thống dựa trên đẩy, nơi bên gửi phân phối tin nhắn cho tất cả những bên đăng ký nhận khi một sự kiện xảy ra.
So sánh cách thức hoạt động giữa Kafka so với Redis pub/sub
Apache Kafka là một nền tảng phát trực tuyến sự kiện cho phép nhiều ứng dụng truyền dữ liệu độc lập với nhau. Các ứng dụng này, được gọi là nhà sản xuất và người tiêu dùng, xuất bản và đăng ký thông tin đến và từ các phân vùng dữ liệu nhất định được gọi là chủ đề.
Trong khi đó, Redis được thiết kế dưới dạng một cơ sở dữ liệu nằm trong bộ nhớ hỗ trợ truyền dữ liệu có độ trễ thấp giữa các ứng dụng. Nó lưu trữ tất cả các tin nhắn trên RAM thay vì một đĩa cứng để giảm thời gian đọc và ghi dữ liệu. Giống như Kafka, nhiều người tiêu dùng có thể đăng ký một luồng dữ liệu Redis để truy xuất tin nhắn.
Mặc dù bạn có thể sử dụng cả hai cho việc nhắn tin pub/sub, nhưng Kafka và Redis hoạt động khác nhau.
Quy trình làm việc Kafka
Apache Kafka kết nối các nhà sản xuất và người tiêu dùng thông qua các cụm máy tính. Mỗi cụm bao gồm một số trình trung chuyển Kafka nằm trên các máy chủ khác nhau.
Kafka tạo ra các chủ đề và phân vùng cho các mục đích sau:
- Các chủ đề để nhóm 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 toàn bộ các trình trung chuyển khác nhau để sao chép dữ liệu và cho phép khả năng chịu lỗi
Các nhà sản xuất sẽ đăng tải tin nhắn cho các trình trung chuyển. Khi trình trung chuyển nhận được một tin nhắn, nó sẽ phân loại dữ liệu thành một chủ đề và lưu trữ dữ liệu trong một phân vùng. Người tiêu dùng kết nối với chủ đề có liên quan và trích xuất dữ liệu từ phân vùng của nó.
Quy trình làm việc Redis
Redis sẽ chạy với kiến trúc máy chủ-máy khách như một hệ thống cơ sở dữ liệu NoSQL. Nhà sản xuất và người tiêu dùng được ghép nối lỏng lẻo và không cần quen biết nhau khi gửi tin nhắn.
Redis sử dụng các khóa và nút chính-phụ cho các mục đích sau:
- Các khóa để nhóm các tin nhắn tương tự. Ví dụ: “email” là khóa hướng về phía kho dữ liệu chỉ chứa các tin nhắn email.
- Các nút chính phụ để sao chép tin nhắn.
Khi nhà sản xuất gửi tin nhắn đến một nút cụ thể, Redis sẽ gửi tin nhắn đến tất cả bên đăng ký nhận được kết nối bằng cách kiểm tra khóa tin nhắn. Người tiêu dùng phải luôn khởi tạo và duy trì kết nối hoạt động với máy chủ Redis để nhận tin nhắn. Điều này được gọi là ngữ nghĩa phân phối được kết nối.
So sánh cách xử lý tin nhắn Kafka so với Redis pub/sub
Apache Kafka cung cấp cho các nhà phát triển các hệ thống nhắn tin phân tán có khả năng mở rộng linh hoạt. Trong khi đó, Redis 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 khác biệt trong cơ chế xếp hàng tin nhắn của chúng.
Kích thước tin nhắn
Kafka và Redis hoạt động tốt nhất khi chúng gửi các gói dữ liệu cỡ nhỏ giữa người tiêu dùng và bên đăng ký nhận.
Đặc biệt, Redis 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 bộ nhớ đĩa.
Trong khi đó, Kafka có thể hỗ trợ các tin nhắn lớn một cách hợp lý mặc dù không được thiết kế đặc biệt để làm như vậy. Kafka có thể xử lý các tin nhắn lên đến 1 GB nếu nó nén tin nhắn và bạn định cấu hình Kafka để lưu trữ theo bậc. Thay vì lưu trữ tất cả các tin nhắn trong bộ nhớ cục bộ, nó sử dụng bộ nhớ từ xa để lưu trữ các tệp nhật ký đã hoàn thành.
Gửi tin nhắn
Người tiêu dùng Kafka sẽ kéo dữ liệu từ hàng đợi tin nhắn. Mỗi người tiêu dùng Kafka sẽ theo dõi tin nhắn mà họ đã đọc với một phần bù mà nó cập nhật để truy xuất tin nhắn tiếp theo. Người tiêu dùng có thể dò tìm và theo dõi các tin nhắn trùng lặp.
Mặt khác, Redis tự động đẩy tin nhắn đến những bên đăng ký nhận được kết nối. Người đăng ký Redis thụ động chờ đợi các tin nhắn đến được chuyển tới họ từ máy chủ. Vì đây là thiết lập gửi không thể đọc lại, bên đăng ký nhận Redis không có khả năng phát hiện các tin nhắn trùng lặp.
Lưu giữ tin nhắn
Kafka lưu giữ các tin nhắn sau khi người tiêu dùng đọc chúng. Vì vậy, nếu một ứng dụng máy khách mất dữ liệu được 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 tin nhắn, người dùng có thể xác định thời gian Kafka lưu giữ dữ liệu.
Ngược lại, Redis không lưu trữ các tin nhắn sau khi chúng được gửi. Nếu không có bên đăng ký nhận nào được kết nối với luồng dữ liệu, Redis sẽ loại bỏ các tin nhắn. Các tin nhắn bị loại bỏ không thể được khôi phục ngay cả khi người đăng ký kết nối với Redis sau này.
Xử lý lỗi
Cả Kafka và Redis đều cho phép các ứng dụng giảm thiểu việc gửi tin nhắn không đáng tin cậy, nhưng cách thực hiện khác nhau.
Xử lý lỗi trong Redis tập trung vào sự tương tác giữa ứng dụng máy khách và các dịch vụ Redis. Với Redis, 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 kiến trúc cơ sở dữ liệu của cặp khóa-giá trị, mà Redis không thể cung cấp cách xử lý lỗi tin nhắn mạnh mẽ như Kafka.
Các nhà phát triển Kafka có thể lưu trữ các sự kiện sai trong một hàng đợi thư lỗi, thử lại hoặc chuyển hướng chúng để cho phép gửi tin nhắn nhất quán đến các ứng dụng máy khách. Các nhà phát triển cũng có thể sử dụng Kafka Connect API để tự động khởi động lại các tác vụ kết nối trong một số lỗi nhất định.
So sánh các điểm khác biệt về hiệu suất giữa Kafka so với Redis pub/sub
Nói chung, Apache Kafka vượt trội hơn Redis khi nhắn tin pub/sub vì Kafka được thiết kế đặc biệt để truyền phát dữ liệu. Redis có một số trường hợp sử dụng khác nhau mà trong đó Kafka không được sử dụng.
Tính song song
Tính song song là khả năng nhiều người tiêu dùng nhận được cùng một tin nhắn.
Redis không hỗ trợ tính song song.
Mặt khác, Kafka cho phép phân phối cùng một tin nhắn cho nhiều người tiêu dùng. Thông thường, người tiêu dùng trong các nhóm người tiêu dùng Kafka sẽ thay phiên nhau truy xuất các tin nhắn mới từ một phân vùng. Nếu chỉ có một người tiêu dùng duy nhất trong nhiều nhóm người tiêu dùng, nó sẽ truy xuất tất cả các tin nhắn. Bằng cách tận dụng lợi thế của thiết lập và việc sao chép phân vùng này, bạn có thể gán một người tiêu dùng cho mỗi nhóm người tiêu dùng tại mỗi bản sao phân vùng. Điều này cho phép tất cả người tiêu dùng truy xuất một chuỗi tin nhắn tương tự.
Thông lượng
Thông lượng đo lường số lượng tin nhắn mà mỗi hệ thống có thể xử lý mỗi giây.
Kafka thường có thông lượng cao hơn Redis pub/sub. Kafka xử lý khối lượng dữ liệu lớn hơn nhiều vì nó không phải chờ mỗi bên đăng ký nhận được tin nhắn trước khi chuyển sang người đăng ký khác. Thay vào đó, nó lưu trữ các tin nhắn hiện tại trên bộ nhớ đệm và kho lưu trữ, giúp tối ưu hóa tốc độ đọc.
Tuy nhiên, hiệu suất của Kafka có thể giảm nếu người tiêu dùng không truy xuất tin nhắn đủ nhanh, vì các tin nhắn chưa đọc trên bộ nhớ đệm cuối cùng sẽ bị xóa. Trong trường hợp này, người tiêu dùng phải đọc từ đĩa chậm hơn.
Trong khi đó, Redis phải chờ xác nhận cho mỗi người tiêu dùng, điều này làm giảm đáng kể thông lượng với 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 nhắn tin.
Độ trễ
Cả Kafka và Redis đều phù hợp để xử lý dữ liệu có độ trễ thấp. Redis cung cấp thời gian nhắn tin ngắn hơn tính bằng mili giây, trong khi Kafka trung bình là hàng chục mili giây.
Xét thấy Redis đọc và ghi dữ liệu chủ yếu trên RAM, cho nên dĩ nhiên nó vượt qua Kafka về tốc độ. Tuy nhiên, Redis có thể không duy trì các hoạt động dữ liệu có độ trễ cực thấp khi xử lý các tin nhắn 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, điều này làm tăng thêm tổng chi phí cho thời gian gửi tin nhắn.
Tối ưu hóa độ trễ cho Redis và Kafka là điều có thể, nhưng bạn phải thực hiện một cách cẩn thận. Ví dụ: bạn có thể nén tin nhắn Kafka để giảm độ trễ, nhưng nhà sản xuất và người tiêu dùng cần nhiều thời gian hơn để giải nén chúng.
Độ trễ trong Redis 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 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 cao
Kafka ghi tất cả dữ liệu trên đĩa lưu trữ của một trình trung chuyển hàng đầu và sao chép nó trên toàn bộ các máy chủ khác nhau. Khi một máy chủ lỗi, nhiều bên đăng ký nhận sẽ truy xuất dữ liệu từ các phân vùng sao lưu.
Không giống như Kafka, Redis không sao lưu dữ liệu theo mặc định, người dùng phải bật tính năng theo cách thủ công. Redis 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 (RDB) để chụp nhanh dữ liệu RAM theo định kỳ và lưu trữ nó trên đĩa.
So sánh về thời điểm nên sử dụng Kafka hay Redis pub/sub
Apache Kafka là lựa chọn tốt hơn để xây dựng các ứng dụng phát trực tuyến các tập dữ liệu lớn và yêu cầu khả năng phục hồi cao. Ban đầu nó được phát triển dưới dạng một kênh dẫn dữ liệu phân tán duy nhất có khả năng xử lý hàng nghìn tỷ tin nhắn đi qua. Kafka sao chép các phân vùng trên toàn bộ 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 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 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 thường được sử dụng làm bộ nhớ đệm cho phiên để lưu trữ dữ liệu truy cập thường xuyên hoặc gửi các tin nhắn khẩn cấp. Nó cũng phù hợp để lưu trữ dữ liệu về trò chơi, thương mại điện tử hoặc truyền thông xã hội để cho phép trải nghiệm người dùng mượt mà hơn.
Tóm tắt các điểm khác biệt giữa Kafka và Redis pub/sub
| Apache Kafka |
Redis |
|
| Kích thước tin nhắn |
Hỗ trợ kích thước tin nhắn lên đến 1 GB với khả năng nén và lưu trữ theo bậc. |
Hỗ trợ kích thước tin nhắn nhỏ hơn. |
| Gửi tin nhắn |
Bên đăng ký nhận kéo các tin nhắn từ hàng đợi. |
Máy chủ Redis đẩy các tin nhắn đến những bên đăng ký nhận được kết nối. |
| Lưu giữ tin nhắn |
Lưu giữ các tin nhắn sau khi truy xuất. |
Không lưu giữ các tin nhắn. |
| Xử lý lỗi |
Xử lý lỗi mạnh mẽ ở cấp độ nhắn tin. Hàng đợi thư lỗi, thử lại sự kiện và chuyển hướng. |
Bạn phải xử lý các ngoại lệ Redis ở cấp ứng dụng với thời gian chờ, giới hạn máy khách và dung lượng bộ đệm bộ nhớ. |
| Tính song song |
Kafka hỗ trợ tính song song. Nhiều người tiêu dùng có thể đồng thời truy xuất cùng một tin nhắn. |
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 cần chờ trả lời trước khi gửi tin nhắn đến một bên đăng ký nhận khác. |
| Độ trễ |
Độ trễ thấp. Chậm hơn Redis một chút vì sao chép dữ liệu theo mặc định. |
Độ trễ cực thấp khi gửi các tin nhắn có kích thước nhỏ hơn. |
| Khả năng chịu lỗi cao |
Tự động sao lưu các phân vùng cho các trình trung chuyển khác nhau. |
Không sao lưu theo mặc định. Người dùng có thể kích hoạt duy trì Redis theo cách thủ công. Nguy cơ mất dữ liệu nhỏ. |
AWS có thể hỗ trợ các yêu cầu về Kafka và Redis của bạn như thế nào?
Amazon Web Services (AWS) cung cấp cơ sở hạ tầng có thể mở rộng và được quản lý để hỗ trợ nhu cầu nhắn tin đăng ký xuất bản (pub/sub) của bạn.
Sử dụng Dịch vụ truyền được quản lý của Amazon dành cho Apache Kafka (Amazon MSK) để dễ dàng 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 tính sẵn sàng cao khi điều chỉnh quy mô. Bạn cũng có thể kết nối liền mạch với các dịch vụ AWS khác như AWS IoT Core, Đám mây riêng ảo của Amazon (Amazon VPC) và Phân tích dữ liệu Amazon Kinesis.
Sử dụng Amazon MemoryDB dành cho Redis để cung cấp dung lượng lưu trữ trong bộ nhớ có tính sẵn sàng cao cho khối lượng công việc Redis của bạn. Bạn có thể chạy nguồn cấp dữ liệu phát trực tuyến với tính đồng thời cao để 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 hoặc Kafka, bạn cũng có thể sử dụng Dịch vụ thông báo đơn giản của Amazon (Amazon SNS) để xây dựng hệ thống thông báo pub/sub. Bạn có thể trực tiếp gửi tin nhắn 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:
- Nhắn tin 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 tin nhắn 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 với pub/sub, Redis, và Kafka trên AWS bằng cách tạo một tài khoản ngay hôm nay.
