Redis là gì: Tổng hợp tính năng hữu ích nhất của Redis

Trong kỷ nguyên dữ liệu phát triển nhanh chóng, việc xử lý và truy cập thông tin nhanh chóng trở thành yếu tố “sống còn” đối với nhiều ứng dụng hiện đại. Redis, một hệ quản trị cơ sở dữ liệu in-memory, nổi bật với khả năng lưu trữ và truy xuất dữ liệu ngay trong bộ nhớ RAM, mang lại tốc độ cực nhanh và hiệu suất vượt trội. Cùng tìm hiểu chi tiết Redis là gì qua bài viết dưới đây nhé.

Đọc bài viết này để hiểu rõ hơn về:

• Redis là gì và dùng để làm gì?
• Cách hoạt động của Redis
• Các tính năng nổi bật khiến Redis được ưa chuộng
• Hướng dẫn cài đặt Redis chi tiết

Tổng quan Redis là gì

Redis là gì?

Redis (Remote Dictionary Server) là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu NoSQL mã nguồn mở, lưu trữ dữ liệu hoàn toàn trong bộ nhớ (in-memory) và cho phép truy xuất cực nhanh.

Tên “Redis” thể hiện bản chất của nó như một “bộ từ điển từ xa” – nơi dữ liệu được lưu trữ dưới dạng cặp key-value (khóa – giá trị), giúp truy xuất dữ liệu nhanh chóng và hiệu quả. 

In-memory database là gì?

Cơ sở dữ liệu in-memory như Redis là hệ quản trị cơ sở dữ liệu (DBMS) chủ yếu lưu trữ và quản lý dữ liệu trực tiếp trên bộ nhớ chính (RAM) của máy tính, thay vì lưu trữ trên ổ cứng như các hệ thống truyền thống. Cách làm này giúp giảm thời gian truy xuất dữ liệu vì việc lấy dữ liệu từ RAM nhanh hơn rất nhiều so với việc đọc từ đĩa cứng.

Nhờ vậy, cơ sở dữ liệu in-memory thường được sử dụng trong những ứng dụng cần tốc độ xử lý nhanh và độ trễ thấp. Tuy nhiên, dữ liệu trong RAM sẽ bị mất khi tắt nguồn (volatile), do đó các hệ thống in-memory thường cần có cơ chế sao lưu hoặc đồng bộ để đảm bảo tính bền vững. 

Vì sao Redis được ưa chuộng?

Trong số các cơ sở dữ liệu in-memory phổ biến hiện nay, Redis là một cái tên đặc biệt được ưa chuộng. 

Redis thường được dùng làm bộ nhớ đệm (cache) hoặc hệ thống lưu trữ dữ liệu với tốc độ đáp ứng cao trong các ứng dụng yêu cầu hiệu năng lớn. Không chỉ nhanh, Redis còn hỗ trợ đa dạng kiểu dữ liệu, có độ ổn định cao và tính mở rộng linh hoạt, giúp xử lý linh hoạt nhiều tình huống liên quan đến dữ liệu hiện đại. 

Redis cũng hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình thông dụng như Java, Python, Ruby, Go, JavaScript (Node.js), cùng với hàng loạt các ngôn ngữ khác như C, C++, C#, Elixir, Erlang… với các thư viện client phong phú, giúp lập trình viên dễ dàng tích hợp và sử dụng Redis trong các ứng dụng đa dạng.

Tuy nhiên, do dữ liệu chủ yếu được lưu trong RAM, Redis có thể bị giới hạn về dung lượng và tính bền vững so với các hệ quản trị cơ sở dữ liệu truyền thống.

Cách hoạt động của Redis

Mô hình hoạt động cơ bản

Redis vận hành theo mô hình client-server:

• Redis Server chịu trách nhiệm lưu trữ dữ liệu trực tiếp trong bộ nhớ RAM và xử lý tất cả các yêu cầu từ client. 
• Redis Client là các ứng dụng hoặc giao diện lập trình giúp người dùng tương tác với Redis Server, có thể chạy trên cùng một máy hoặc trên các thiết bị khác nhau. Nhiều client có thể kết nối đồng thời đến một server để thực hiện các thao tác đọc, ghi dữ liệu.

Các mô hình triển khai Redis

Redis hỗ trợ nhiều kiểu triển khai khác nhau, phù hợp với từng quy mô và yêu cầu hệ thống:

• Standalone (Đơn lẻ): Đây là mô hình đơn giản nhất, Redis chạy như một phiên bản độc lập duy nhất. Toàn bộ dữ liệu được lưu trữ và xử lý trên một máy chủ duy nhất, phù hợp với các ứng dụng nhỏ, không yêu cầu mở rộng hay khả năng chịu lỗi cao, tuy nhiên nếu server gặp sự cố sẽ dẫn đến mất khả năng truy cập dữ liệu.
• Redis Replication (Nhân bản Redis): Mô hình này gồm một server chính (master) và một hoặc nhiều server phụ (slave) sao chép dữ liệu từ master. Khi master gặp sự cố, việc chuyển đổi sang slave cần được thực hiện thủ công hoặc thông qua công cụ bên ngoài như Redis Sentinel để đảm bảo tính liên tục và độ sẵn sàng cao cho dịch vụ.
• Redis Sentinel: Đây là hệ thống giám sát và điều phối phân tán, giúp quản lý các instance Redis trong mạng lưới, tự động phát hiện lỗi và chuyển đổi master khi cần thiết, đồng thời cung cấp thông tin cho client về vị trí của master hiện tại.
• Redis Cluster (Cụm phân tán): Mô hình Redis Cluster bao gồm nhiều nút Redis được nhóm lại để tạo thành một hệ thống phân tán. Dữ liệu được tự động phân vùng (partition) trên các nút khác nhau, mỗi nút quản lý một phần dữ liệu riêng. Các Sentinel trong cụm có nhiệm vụ giám sát trạng thái của các nút Master và Slave, tự động điều phối khi có sự cố xảy ra để đảm bảo tính khả dụng cao. Mô hình này giúp Redis mở rộng quy mô lớn, đồng thời tăng cường độ bền bỉ và khả năng chịu lỗi cho hệ thống.

Các loại cấu trúc dữ liệu trong Redis

Redis hỗ trợ nhiều cấu trúc dữ liệu phong phú, giúp linh hoạt xử lý nhiều bài toán trong thực tế:

Cấu trúc dữ liệu	Mô tả	Ứng dụng
Strings (Chuỗi)	Dữ liệu dạng chuỗi ký tự hoặc nhị phân, kích thước tối đa lên đến 512MB.	Lưu trữ giá trị đơn giản như session, cache, token.
Lists (Danh sách)	Danh sách liên kết, lưu các phần tử theo thứ tự thêm vào.	Hàng đợi công việc, lịch sử lệnh, bộ đệm tin nhắn.
Sets (Tập hợp)	Tập hợp các phần tử duy nhất, không theo thứ tự.	Lưu trữ tập hợp người dùng, thẻ tag, nhóm.
Sorted Sets (Tập hợp có thứ tự)	Tập hợp các phần tử duy nhất kèm điểm số để sắp xếp.	Bảng xếp hạng, ưu tiên công việc, xếp lịch.
Hashes	Lưu trữ cặp khóa-giá trị, giá trị là chuỗi hoặc số.	Thông tin đối tượng, cấu hình, biểu mẫu.
Bitmaps	Cách sử dụng đặc biệt của kiểu String để thao tác với từng bit, cho phép lưu trữ và xử lý dữ liệu nhị phân hiệu quả.	Thống kê, biểu diễn trạng thái bật/tắt, theo dõi hoạt động người dùng theo ngày.
HyperLogLogs	Cấu trúc để ước lượng số lượng phần tử duy nhất, dùng rất ít bộ nhớ với sai số ~0.81%.	Đếm số lượng truy cập duy nhất, phân tích lưu lượng.
Streams	Dữ liệu dạng luồng, hỗ trợ append-only với các cặp trường-giá trị.	Xử lý sự kiện, log hệ thống, giao tiếp thời gian thực.
Geospatial	Sử dụng Sorted Sets để lưu trữ tọa độ địa lý (latitude, longitude) với các lệnh đặc biệt cho truy vấn không gian.	Ứng dụng bản đồ, vị trí người dùng, dịch vụ gần nhất.
BloomFilter	Cấu trúc kiểm tra sự tồn tại với độ chính xác cao nhưng có thể có sai số nhỏ (false positive).	Lọc dữ liệu, phát hiện trùng lặp nhanh.

Các tính năng nổi bật của Redis

Lưu trữ dữ liệu trong bộ nhớ RAM: Khác với các hệ cơ sở dữ liệu truyền thống, Redis giữ toàn bộ dữ liệu trong bộ nhớ chính, giúp giảm đáng kể độ trễ khi đọc và ghi dữ liệu, phù hợp với các ứng dụng cần tốc độ xử lý nhanh như cache hoặc phiên làm việc (session).

Hỗ trợ nhiều kiểu dữ liệu đa dạng: Redis không chỉ lưu dữ liệu dưới dạng key-value đơn giản mà còn hỗ trợ nhiều cấu trúc dữ liệu như chuỗi (strings), danh sách (lists), tập hợp (sets), tập hợp có thứ tự (sorted sets), bảng băm (hashes), bitmap, HyperLogLog và dữ liệu địa lý. Sự đa dạng này giúp Redis xử lý các bài toán phức tạp một cách linh hoạt.

Cơ chế lưu trữ lâu dài (persistence): Mặc dù dữ liệu chủ yếu được lưu trong RAM, Redis cung cấp các cơ chế lưu trữ bền vững như tạo bản sao lưu (snapshot – RDB) và ghi lại từng thao tác ghi (append-only file – AOF). Người dùng có thể chọn chế độ lưu trữ phù hợp để đảm bảo dữ liệu không bị mất khi có sự cố.

Sao chép dữ liệu và dự phòng: Redis hỗ trợ cấu trúc master-slave cho phép nhân bản dữ liệu giữa các máy chủ, giúp phân tán tải đọc và tăng khả năng chịu lỗi cho hệ thống. Hệ thống giám sát Sentinel còn hỗ trợ tự động chuyển đổi khi máy chủ chính gặp sự cố, giúp đảm bảo tính liên tục của dịch vụ.

Khả năng mở rộng linh hoạt: Khi dữ liệu và lưu lượng truy cập tăng cao, Redis Cluster giúp phân phối dữ liệu thành các phần nhỏ (shard) trên nhiều máy chủ khác nhau, nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng mà không làm gián đoạn dịch vụ.

Thực thi các tác vụ phức tạp: Redis cho phép chạy các đoạn mã Lua trực tiếp trên server, giảm thiểu số lần giao tiếp giữa client và server, đồng thời giúp thực hiện các thao tác phức tạp trong một bước duy nhất.

Đoạn mã Lua là một tập lệnh nhỏ viết bằng ngôn ngữ lập trình Lua, được Redis hỗ trợ chạy trực tiếp trên server để thực hiện các thao tác phức tạp một cách nhanh chóng và nguyên tử.

Tính năng nguyên tử và giao dịch: Mọi lệnh Redis đều được thực thi một cách nguyên tử (atomic) – hoặc được thực hiện hoàn toàn, hoặc không làm gì cả, tức là không bị gián đoạn hay chỉ làm một phần, giúp tránh lỗi khi nhiều lệnh cùng thực thi.

Ngoài ra, Redis hỗ trợ nhóm các lệnh thành giao dịch bằng MULTI/EXEC để thực thi liên tục. Tuy nhiên khác với ACID transactions truyền thống, Redis transactions không hỗ trợ rollback khi có lỗi, giữ tính nhất quán dữ liệu. 

Quản lý vòng đời dữ liệu: Redis hỗ trợ tính năng TTL (Time To Live), cho phép gán thời gian sống cho từng khóa dữ liệu. Khi hết hạn, dữ liệu sẽ tự động bị xóa, rất hữu ích trong các hệ thống cache hoặc phiên làm việc.

Quản lý bộ nhớ thông minh: Redis sử dụng nhiều kỹ thuật tối ưu bộ nhớ, với các chính sách xóa dữ liệu (eviction policies) đa dạng như LRU (Least Recently Used), LFU (Least Frequently Used), random và TTL-based khi bộ nhớ đầy, giúp hệ thống duy trì hiệu suất ổn định.

Tốc độ tìm kiếm và truy cập dữ liệu cao: Nhờ cấu trúc băm (hash table) tối ưu, Redis có thể truy xuất dữ liệu với độ phức tạp gần như bằng hằng số (O(1)), đảm bảo thao tác nhanh và ổn định ngay cả với lượng lớn dữ liệu.

So sánh Redis vs Các cơ sở dữ liệu khác

Tiêu chí	Redis	MySQL	MongoDB	Memcached
Loại CSDL	In-memory NoSQL, Key-Value store	Relational Database (RDBMS)	NoSQL Document Store	In-memory Key-Value Cache
Tốc độ truy cập	Rất nhanh (thao tác trong RAM)	Trung bình đến nhanh tùy cấu hình	Trung bình, nhanh cho truy vấn document	Rất nhanh (thao tác trong RAM)
Hỗ trợ giao dịch	Có, với MULTI/EXEC (không hỗ trợ rollback)	Có, đầy đủ ACID	Có, transaction giới hạn (v4.0+)	Không
Mô hình dữ liệu	Key-Value + nhiều cấu trúc dữ liệu (list, set, hash…)	Bảng, dòng, cột	Document JSON (BSON)	Key-Value
Khả năng mở rộng	Hỗ trợ clustering, phân mảnh dữ liệu	Mở rộng theo chiều dọc (vertical scaling). MySQL cũng hỗ trợ mở rộng ngang thông qua sharding, clustering, hoặc các giải pháp như MySQL Cluster.	Hỗ trợ sharding, mở rộng ngang	Mở rộng theo cụm (cluster)
Duy trì dữ liệu (Persistent)	Có (RDB snapshot, AOF log)	Có, dữ liệu lưu trên đĩa	Có, dữ liệu lưu trên đĩa	Không, dữ liệu mất khi tắt
Truy vấn phức tạp	Hạn chế, không hỗ trợ truy vấn theo SQL	Hỗ trợ truy vấn SQL phức tạp	Hỗ trợ truy vấn document linh hoạt	Hạn chế, chỉ truy cập key đơn giản
Sử dụng bộ nhớ	Tiêu thụ nhiều RAM	Tiêu thụ ổ đĩa, có caching trong RAM	Tiêu thụ ổ đĩa, có caching	Tiêu thụ RAM, không lưu trữ lâu dài
Khả năng chịu lỗi	Tự động failover qua Sentinel, clustering	Có replication và backup	Replica set, tự động failover	Không có failover nội bộ (không tích hợp sẵn)
Các ngôn ngữ lập trình hỗ trợ	Rất đa dạng (Python, Java, C#, Go, JS…)	Hầu hết ngôn ngữ phổ biến	Hầu hết ngôn ngữ phổ biến	Hầu hết ngôn ngữ phổ biến
Độ phức tạp khi thao tác	Tương đối dễ, các lệnh đơn giản	Phức tạp hơn do SQL và mô hình quan hệ	Trung bình, dựa trên JSON và Mongo Shell	Rất đơn giản
Ứng dụng phổ biến	Cache, session store, hàng đợi, thống kê thời gian thực	Ứng dụng cần quan hệ dữ liệu, báo cáo	Ứng dụng linh hoạt, dữ liệu bán cấu trúc	Cache tạm thời, tăng tốc truy cập

Đọc thêm: MongoDB vs MySQL: Khi nào nên sử dụng CSDL nào?

Các trường hợp sử dụng Redis

• Dùng làm bộ nhớ đệm (Caching): Redis thường được dùng để lưu tạm thời các dữ liệu truy cập nhiều, giảm tải cho cơ sở dữ liệu chính và tăng tốc độ phản hồi ứng dụng.
• Quản lý phiên làm việc (Session Management): Lưu trữ thông tin phiên người dùng giúp truy cập nhanh và duy trì trạng thái đăng nhập trong các ứng dụng web.
• Phân tích dữ liệu thời gian thực (Real-time Analytics): Redis xử lý và phân tích dữ liệu với độ trễ chỉ vài mili giây, rất thích hợp cho các hệ thống phân tích sự kiện, thống kê hay gợi ý sản phẩm.
• Bảng xếp hạng và đếm số liệu (Leaderboards and Counting): Với cấu trúc dữ liệu sắp xếp (sorted sets), Redis giúp xây dựng bảng xếp hạng trò chơi, đếm điểm, lượt tương tác hoặc thứ hạng người dùng theo thời gian thực.
• Truyền thông tin thời gian thực (Pub/Sub Messaging): Redis hỗ trợ mô hình phát – đăng ký (pub-sub), giúp xây dựng hệ thống chat, thông báo hoặc truyền sự kiện hiệu quả.
• Hàng đợi công việc (Job Queues): Redis sử dụng cấu trúc Lists để quản lý các tác vụ bất đồng bộ, phân phối và xử lý công việc theo thứ tự trong hệ thống.
• Chỉ mục địa lý (Geospatial Indexing): Redis hỗ trợ lưu trữ và truy vấn dữ liệu không gian như vị trí người dùng, bản đồ, dịch vụ gần nhất, rất phù hợp cho các ứng dụng định vị.
• Giới hạn tốc độ (Rate Limiting): Redis giúp kiểm soát số lượng yêu cầu trong một khoảng thời gian nhằm ngăn chặn lạm dụng API và đảm bảo phân phối tài nguyên công bằng.
• Khóa phân tán (Distributed Locking): Redis cung cấp cơ chế khóa phân tán thông qua các lệnh như SETNX hoặc SET với EX/PX giúp các tiến trình hoặc dịch vụ phối hợp truy cập tài nguyên dùng chung mà không xảy ra xung đột.
• Lưu trữ giỏ hàng và dữ liệu thương mại điện tử: Redis được sử dụng để quản lý giỏ hàng, theo dõi tồn kho và cập nhật giá sản phẩm theo thời gian thực.

Hướng dẫn cài đặt Redis chi tiết

Cài đặt Redis trên Linux (Ubuntu)

Cập nhật hệ thống:

Đảm bảo hệ thống của bạn đã được cập nhật với lệnh:

sudo apt update
sudo apt upgrade

Cài đặt Redis:

Sử dụng apt để cài đặt Redis:

sudo apt install redis-server

Khởi động và kích hoạt Redis:

Sau khi cài đặt xong, kích hoạt Redis để tự động khởi động cùng hệ thống:

sudo systemctl enable redis-server
sudo systemctl start redis-server

Kiểm tra trạng thái của Redis:

sudo systemctl status redis

Cấu hình Redis (tuỳ chọn):

Nếu cần thay đổi các cài đặt của Redis, bạn có thể chỉnh sửa file cấu hình:

sudo nano /etc/redis/redis.conf

Sau khi chỉnh sửa, lưu lại và khởi động lại Redis:

sudo systemctl restart redis

Kiểm tra Redis:

Để kiểm tra Redis, ta có thể vào Redis CLI:

redis-cli

Sau đó gõ lệnh ping. Nếu Redis hoạt động bình thường, bạn sẽ nhận được phản hồi PONG.

Cài đặt Redis trên macOS

Cài đặt Homebrew:

Nếu bạn chưa cài Homebrew, có thể cài đặt bằng lệnh:

/bin/bash -c "$(curl -fsSL https://raw.githubusercontent.com/Homebrew/install/HEAD/install.sh)"

Cài đặt Redis:

Sau khi cài đặt Homebrew, bạn có thể cài Redis bằng lệnh:

brew install redis

Khởi động Redis:

Để khởi động Redis như một service:

brew services start redis

Hoặc khởi động thủ công:

redis-server

Kiểm tra Redis:

Để kiểm tra Redis, bạn có thể vào Redis CLI và gõ ping. Nếu nhận được phản hồi PONG, Redis đã hoạt động.

Cài đặt Redis trên Windows (Sử dụng WSL)

Redis không chính thức hỗ trợ Windows, nhưng ta có thể sử dụng Windows Subsystem for Linux (WSL) để cài đặt Redis. Dưới đây là các bước cài đặt:

Cài đặt WSL:

Cài đặt WSL và một bản phân phối Linux như Ubuntu qua PowerShell hoặc Windows Terminal với quyền admin:

wsl --install

Cài đặt Redis trên WSL:

Mở Ubuntu (hoặc bản phân phối Linux khác) và làm theo các bước cài đặt Redis trên Linux như trên.

Khởi động Redis:

Sau khi cài đặt xong, bạn có thể khởi động Redis và kiểm tra nó bằng cách sử dụng redis-cli.

Câu hỏi thường gặp về Redis

Redis có thể lưu trữ dữ liệu lâu dài không?

Có, Redis hỗ trợ lưu trữ dữ liệu lâu dài qua các cơ chế persistence như RDB và AOF để đảm bảo dữ liệu không bị mất khi hệ thống tắt.

Redis có phải là một message broker không?

Redis không phải message broker chuyên dụng nhưng hỗ trợ pub/sub và các cấu trúc như stream để xây dựng hệ thống nhắn tin.

Redis có thể được sử dụng như một cache không?

Chắc chắn rồi, Redis rất phổ biến khi dùng làm cache nhờ tốc độ truy xuất cực nhanh từ bộ nhớ trong.

Redis hỗ trợ những ngôn ngữ lập trình nào?

Redis hỗ trợ đa dạng ngôn ngữ phổ biến như Python, Java, C#, JavaScript, Go, PHP và nhiều ngôn ngữ khác thông qua các thư viện.

Tổng kết Redis là gì

Redis không chỉ đơn thuần là một công cụ lưu trữ dữ liệu mà còn là nền tảng linh hoạt và mạnh mẽ cho nhiều ứng dụng đòi hỏi hiệu suất cao và độ trễ thấp. Với các tính năng như đa dạng cấu trúc dữ liệu, khả năng lưu trữ bền vững, mở rộng quy mô dễ dàng và hỗ trợ thực thi kịch bản phức tạp, Redis ngày càng trở thành lựa chọn hàng đầu trong lĩnh vực cơ sở dữ liệu hiện đại.

ITviec hy vọng bài viết trên đã cung cấp cho những thông tin hữu ích về Redis.