1. 测试背景

Amazon ElastiCache for Redis 是速度超快的内存数据存储，能够提供亚毫秒级延迟来支持 Internet 范围内的实时应用程序。Amazon ElastiCache for Redis 基于开源 Redis 构建，可与 Redis API 兼容，能够与 Redis 客户端配合工作，并使用开放的 Redis 数据格式来存储数据。Amazon ElastiCache for Redis 兼具开源 Redis 的速度、简单性和多功能性与 Amazon 的可管理性、安全性和可扩展性，能够在游戏、广告技术、电子商务、医疗保健、金融服务和物联网领域支持要求最严苛的实时应用程序。

客户在使用托管的 Amazon ElastiCache for Redis 时会根据业务的需求选择最合适的实例机型，本次测试主要是测试 Amazon  ElastiCache for Redis 在集群模式多 AZ 部署时不同副本数、不同实例机型、有无工作负载的多种情况下集群故障转移、只读实例扩容和集群分片扩容所需的时间，为部署模式和实例机型选择提供指导。

2. 测试环境

3. 测试前提

本次测试基于以下三个前提：

• 压测实例与被测试的 Amazon ElastiCache for Redis 均在同一个 VPC
• 除上述测试环境描述的配置外，其余 Amazon ElastiCache for Redis 均使用默认配置
• 开启 CloudTrail 用于统计故障转移、只读实例扩容和集群分片扩容的开始、结束时间

4. 测试架构图

5. 测试用例

5.1 集群故障转移测试用例，测试基于以下 4 种配置模式，分别测试无工作负载和有工作负载两种情况下的集群故障转移时间

工作负载场景：Amazon ElastiCache for Redis 集群 50% 的内存利用率，以及写节点 50% 的 CPU 负载

5.2 集群扩容测试用例测试基于以下 4 种配置模式，分别测试无工作负载只读实例扩容的时间、无工作负载集群分片扩容的时间、有工作负载只读实例扩容的时间和有工作负载集群分片扩容的时间

Redis 集群有两种扩容模式：

• 只读实例扩容（通过增加只读实例，提高集群读取能力）
• 集群分片扩容（通过增加集群分片，提高集群存储容量）

6. 测试方法

6.1 集群故障转移测试方法

1. 在 Amazon ElastiCache for Redis 控制台“分区和节点”选项卡点击“操作”后点击“主节点故障转移”
2. 并使用 Amazon ElastiCache 控制台“事件”来得到故障转移时间，故障转移的 Amazon ElastiCache 事件示例如下

“Test Failover API called for node group 0001” 字样代表故障转移开始，记录该事件时间为开始时间

“Failover to replica node redis-cluster-load-m5-2x-1w1r-0001-002 completed” 字样代表故障转移结束，记录该事件时间为结束时间

6.2 只读实例扩容测试方法

1. 在 Amazon ElastiCache for Redis 控制台“分区和节点”选项卡点击“操作”后点击“添加副本”，并在打开新对话框中填写“每个分区的新副本数量”
2. 结合 CloudTrail 和 Amazon ElastiCache 控制台“事件”来得到扩容时间。开始时间使用 CloudTrail 事件名称为 IncreaseReplicaCount 的事件时间
3. 结束时间使用 Amazon ElastiCache 控制台“事件”的发生时间，只读实例扩容的 Amazon ElastiCache 事件示例如下

“Added cache node 0001 in availability zone ap-south-1a” 字样代表只读实例扩容结束，记录该事件时间为结束时间

6.3 集群分片扩容测试方法

1. 在 Amazon ElastiCache for Redis 控制台“分区和节点”选项卡点击“添加分区” 并在打开新对话框中填写“要添加的分区数量”
2. 结合 CloudTrail 和 Amazon ElastiCache 控制台“事件”来得到扩容时间。开始时间使用 CloudTrail 事件名称为 ModifyReplicationGroupShardConfiguration 的事件时间
3. 结束时间使用 Amazon ElastiCache 控制台“事件”的发生时间，集群分片扩容的 Amazon ElastiCache 事件示例如下

“Moved a total of 8192 slots out of 8192 slots from shard 0001 to shard 0002”字样代表集群分片扩容结束，记录该事件时间为结束时间

6.4 加载数据到 Amazon ElastiCache for Redis 集群

为使集群达到 50% 的内存利用率（m5.4xlarge 的机型需要创建 26.13G 随机数据），使用 memtier_benchmark 工具（使用文档），在压测实例执行如下命令

memtier_benchmark --server=<配置终端节点> --cluster-mode -t 8 -c 100 --random-data --ratio=100:0 --data-size-range=200-500 --data-size-pattern=R --key-minimum=200 --key-maximum=1000000000000 --distinct-client-seed -n 50000

6.5 使主节点产生 50% CPU 读取负载

在压测实例执行使用如下命令

memtier_benchmark --server==<配置终端节点> -t 1 -c 8 --random-data --ratio=0:100 --data-size-range=200-500 --data-size-pattern=R --key-minimum=200 --key-maximum=1000000000000 --distinct-client-seed --test-time 3000

7. 测试数据

7.1 集群故障转移测试数据

表格中记录的时间为 3 次测试的平均时间

7.2 只读实例扩容测试数据

表格中记录的时间为 3 次测试的平均时间

7.3 集群分片扩容测试数据

表格中记录的时间为 3 次测试的平均时间

8. 测试结论

1. 集群故障转移，在无工作负载和有工作负载的情况下，故障转移速度在 29-46 秒之间，其中一写二读比一写一读快约 8-12 秒左右。
2. 只读实例扩容，在有工作负载的情况下扩容速度比无工作负载情况下慢 14 秒-3 分 51 秒，比例为 4%-82%。在同等配置的前提下，一写一读有工作负载比无工作负载慢 14 秒-33 秒，比例为 4%-12%，一写两读有工作负载比无工作负载慢 1 分 6 秒-3 分 51 秒 21%-82%。在有工作负载情况一写两读只读实例的扩容速度慢于一写一读，高配置实例慢花费时间更长。因此，为了更快的扩容集群的只读实例，建议使用低配置实例（2xlarge或m5.xlarge）。
3. 集群分片扩容，在有工作负载的情况下，低配置实例（m5.2xlarge）比高配置实例（cache.m5.4xlarge）扩容速度快 14 分-15 分，比例为 40%。原因是同等内存资源前提下，多个低配置实例并行扩容效率更高。因此，为了在有工作负载时 Amazon ElastiCache for Redis 集群可以更快的扩容分片，建议使用低配置实例（m5.2xlarge或m5.xlarge）。

综上所述，在使用 Amazon ElastiCache for Redis 集群模式时建议使用低配置实例（m5.2xlarge 或 m5.xlarge），配置模式至少选择两个只读实例，以减少集群故障转移时间、只读实例扩容时间和集群分片扩容时间。

本篇作者