ElastiCacheの2つのエンジン ~RedisとMemcachedについて考える~

はじめに

システム高速化の手法をいくつか調べていくと､インメモリキャッシュ､インメモリデータストアという手法に行き着くかもしれません｡

一般的なRDBは､HDDやSSDを使ってデータを読み書きするので､データ量に応じてシークタイムの遅延が発生します｡そこでもし､メモリ上でデータの読み書きが出来れば､速度は格段に向上する筈です｡

Amazon.comが提供する､クラウドプラットフォームAWS(Amazon Web Service)において､このインメモリキャッシュのサービスに相当するのが､ElastiCacheです｡

AWS公式サイトでは､ElastiCacheについて､ミリ秒未満の応答速度を実現させるような要求の厳しいアプリケーション向けという記載があります｡

したがって､ElastiCacheについて興味を持つ方は限定されるかもしれません｡しかし､ElastiCacheがどのような仕組みで成り立っているのか､知っておいても損は無いはずです｡

AWSユーザーは､ElastiCache作成時に､RadisもしくはMemcachedの2つのエンジンのどちらかを選択する事になります｡

どちらもインメモリデータストアですが､ Radis はキー･バリュー型NoSQLデータベースなのに対し､MemCachedは分散型インメモリキャッシュです｡

上記2つのエンジンについて､それぞれの違いを理解した上で､システムの役割や規模に合わせて選択したほうがよいでしょう｡

そこで､ElastiCache利用の為に､まずRadisとMemcachedについて理解を深めて行きたいと思います｡

Radisとは

Redisの多様なデータ型

Redisは､キーとバリューを紐付けて管理するNoSQLデータベースです｡様々なデータ型を用いて､キーとバリューを保持する為､複雑なデータ管理が可能となります｡以下､Redisで利用できるデータ型の一部を列挙します｡

• Strings
• Lists
• Sets
• Sorted Sets
• Hashes

Strings

文字列をキーとバリューの1対1で保持するシンプルなデータ型です｡バイナリセーフである為､画像をバイナリに変換して保存するといった事も出来ます｡セッション管理等でもよく用いられます｡

値の登録はSETコマンド､取得はGETコマンドで行います｡

Lists

キー1つに対し､複数のバリューを紐付けます｡Listsは順番を保持しており､重複が許されます｡

要素をListの左側(先頭)に追加する場合はLPUSH､右側(末尾)に追加する場合はRPUSHコマンド､値の取得はLRANGEコマンドで行います｡

SNSのタイムラインなど日付･時間を管理する場合などによく用いられます｡

Sets

重複無しで順序を持たない文字列集合です｡値の返却時に順序は保証されません｡別のキーで登録されたSetとの和集合や差集合などを求める事が出来ます｡

要素の追加はSADD､取得はSMEMBERSコマンドで行います｡

SortedSets

キーに紐付いた各値にスコアを定めて､そのスコア値の大小で順序を定めるSetです｡

要素の追加はZADD､取得はZLANGEコマンドで行います｡

Hashes

重複･順序無しで1つにキーに対し､フィールドと値のペアを紐付ける型です｡

1つのHashに登録できるフィールドはメモリ容量の範囲で無制限となります｡

要素の追加はHSET､取得はHGETコマンドで行います｡

レプリケーションとデータ永続性

Redisはマスターと複数のスレーブで構成する事で､負荷を分散をする事が可能です｡また､メモリ上のデータをディスクに保存する事で､停電等の電源消失時にデータを失わずに保存することが出来ます｡

Memcachedとは

シンプルなデータ構造

memory cache daemon の略でメムキャッシュディーと読みます｡キーとバリューをシンプルな1対1で組み合わせて保存するキーバリューストアです｡

RDBとの連携

頻繁に行われるデータベースへの問い合わせ結果を一時的にサーバーのメモリ上にキャッシュしておく事で素早い応答を実現し､データベースの負荷を軽減させる事ができます｡

データの保存

データを保存する容量を超えた場合､古い順(LRU)から削除して登録していく仕組みです｡また､メモリ上にデータを保存する仕組み上､電源断によってデータは消失します｡

スケーラビリティ

複数のサーバーを並列に動作させて､各サーバーにキャッシュを分散したり､負荷に応じてスケールアウト/スケールインに対応しますが､クライアント側で制御する必要があります｡

Redis と Memcached どちらを選ぶか?

上記で述べたように､シンプルなデータ構造で､負荷に応じてスケールアウト/スケールインに対応させたいなら､Memcachedを選択する事になるでしょう｡

また､複雑なデータ構造と電源消失にも対応させたり､単体のキーバリューストアとしても動作させたいなら､Redisを選択する事になるでしょう｡

まとめ

今回はElastiCacheで利用可能なエンジン2つの特徴と違いについて考えてみました｡

もし､ElastiCache作成時に迷ってしまう場合は､機能が豊富なRedisを選択するほうが､よいかもしれません｡

最後までご覧頂き､ありがとうございました｡