了解查詢引擎、它們的優(yōu)勢以及如何簡化現(xiàn)代應用程序的數(shù)據(jù)管理。查詢引擎是高效處理和檢索數(shù)據(jù)的強大工具，但并非所有查詢引擎都能滿足現(xiàn)代應用程序對速度和實時性的需求。在本文中，我們將解析查詢引擎的定義、主要優(yōu)勢以及它們如何用于實時數(shù)據(jù)和AI應用程序。通過閱讀本文，您將了解為什么查詢引擎在當今以數(shù)據(jù)為中心的世界中至關重要，以及Redis查詢引擎為何在市場上脫穎而出。

什么是查詢引擎？

查詢引擎是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的核心組件，負責處理和執(zhí)行用戶查詢，以高效地檢索和操作數(shù)據(jù)。它由四個關鍵組件組成：

• 輸入查詢解析
• 查詢計劃/優(yōu)化
• 查詢執(zhí)行（與底層存儲接口以獲取數(shù)據(jù)）
• 結果格式化并返回

查詢引擎的示例包括用于關系型數(shù)據(jù)的PostgreSQL、用于文檔查詢的MongoDB、用于搜索和分析的Elasticsearch，以及用于實時數(shù)據(jù)檢索、搜索和二級索引的Redis。這些工具對于從大型數(shù)據(jù)集中高效管理和檢索數(shù)據(jù)至關重要。

查詢引擎的優(yōu)勢

• 解鎖可操作的洞察：超越簡單的鍵值查找，直接查詢數(shù)據(jù)，允許通過搜索、過濾和聚合進行豐富的分析。
• 簡化對復雜數(shù)據(jù)的訪問：原生查詢結構化數(shù)據(jù)（如JSON或哈希集），無需依賴額外代碼或外部工具，節(jié)省時間并減少復雜性。
• 支持高級操作：在數(shù)據(jù)庫中直接進行排序、全文搜索和聚合，保持應用程序邏輯簡單和清晰。
• 簡化數(shù)據(jù)探索：提供定義良好的語法來查詢和分析大型復雜數(shù)據(jù)集，且處理開銷低。
• 提高開發(fā)人員生產力：簡化復雜的數(shù)據(jù)操作，使開發(fā)人員能夠編寫直觀的查詢，并更快地迭代，無需自定義處理邏輯。
• 優(yōu)化資源效率：直接在數(shù)據(jù)庫中執(zhí)行查詢，減少應用程序的計算開銷，降低成本，并保持高性能。

選擇查詢引擎時應注意的事項

合適的查詢引擎應提供實時性能，而不是延遲。掃描磁盤數(shù)據(jù)或缺乏高效索引的系統(tǒng)通常太慢，并且經常返回陳舊的結果。實時查詢引擎直接運行在實時數(shù)據(jù)上，提供快速、新鮮且可操作的大規(guī)模洞察。以下是需要注意的幾點：

• 低延遲查詢：即時響應，即使對于復雜的查詢也是如此——這對于需要立即洞察和無縫用戶體驗的應用程序至關重要。
• 高速聚合：啟用搜索查詢結果的分組、排序和轉換，便于進行多面查詢和生成分析報告。
• 高吞吐量：處理大量數(shù)據(jù)而不影響性能，非常適合實時個性化、物聯(lián)網(wǎng)和其他數(shù)據(jù)密集型環(huán)境。Redis本身提供了高吞吐量，在Redis查詢引擎中通過多線程進一步增強，稱為查詢性能因子。
• 可擴展性：高效處理不斷增加的數(shù)據(jù)大小和查詢量需求。Redis查詢引擎通過分片水平擴展，通過多線程垂直擴展。
• 內存數(shù)據(jù)處理：通過將數(shù)據(jù)保留在內存中加快查詢執(zhí)行速度，消除磁盤延遲。Redis是一個原生內存數(shù)據(jù)庫，提供您期望從RAM獲得的無與倫比的讀寫速度。
• 實時分析：基于最新數(shù)據(jù)實現(xiàn)連續(xù)的實時監(jiān)控和決策。這是Redis查詢引擎的亮點之一——為實時應用程序（如分析儀表板）提供支持。
• 易于集成：無縫集成到應用程序和DevOps工作流程中，加速價值實現(xiàn)。更重要的是，Redis查詢引擎直接在您的實時數(shù)據(jù)上運行——無需額外的工具或管道。

實時數(shù)據(jù)的查詢引擎

專為實時數(shù)據(jù)設計的查詢引擎與用于關系數(shù)據(jù)庫的查詢引擎有很大不同。一般來說，實時查詢（如Redis中的查詢）預期在100毫秒內返回結果——這通常是Redis查詢引擎可以滿足的目標。相比之下，關系數(shù)據(jù)庫查詢的延遲通常以秒甚至分鐘為單位。

查詢引擎的最佳實踐

以下是如何最大限度地利用查詢引擎的方法：

• 正確配置查詢環(huán)境：確保您的數(shù)據(jù)庫已配置為處理預期負載。根據(jù)查詢模式創(chuàng)建Redis數(shù)據(jù)模型。使用sizing calculator確保Redis架構已針對預期負載進行了適當?shù)拇笮≌{整。設置具有足夠資源（RAM、CPU、網(wǎng)絡）的Redis節(jié)點以支持預期的最大負載。
• 編寫高效的查詢：優(yōu)化查詢語言以減少處理時間。對于Redis查詢引擎，一些基本提示：
  • 對于僅需要匹配的用例，優(yōu)先使用TAG而非NUMERIC和TEXT
  • 使用DIALECT 2
  • 避免返回大型結果集。使用CURSOR或LIMIT
  • 避免投影所有字段，即不要使用LOAD *
  • 如果查詢運行時間較長，啟用線程（查詢性能因子）以減少主Redis線程的爭用
• 優(yōu)化查詢性能：使用Redis內置工具和可觀測性功能監(jiān)控和調優(yōu)查詢性能：
  • 命令行工具
    • 使用FT.INFO收集有關索引的詳細信息，例如大小、文檔計數(shù)和優(yōu)化狀態(tài)。
    • 使用FT.PROFILE分析查詢執(zhí)行計劃，識別性能瓶頸或異常。
  • Redis Insight
    • 利用Redis Insight的搜索和查詢功能，以可視化、用戶友好的方式分析查詢性能。輕松檢查索引、跟蹤查詢延遲并微調查詢以確保最佳執(zhí)行。
• 監(jiān)控CPU、磁盤和內存利用率：密切關注資源使用情況，防止瓶頸。通過CLI使用INFO和LATENCY DOCTOR命令進行故障排除，或集成Prometheus和Grafana等監(jiān)控工具進行主動告警和更深入的可觀測性。
• 實施并強制執(zhí)行數(shù)據(jù)治理：確保您的數(shù)據(jù)符合質量標準并遵守法規(guī)。
• 維護高質量的數(shù)據(jù)：定期清理和驗證數(shù)據(jù)以保證準確性。
• 在開發(fā)/測試環(huán)境中進行測試：在測試環(huán)境中使用真實世界的查詢和負載（通過memtier_benchmark或自定義負載應用程序生成）進行負載測試，然后再投入生產。

查詢引擎與AI

Redis查詢引擎特別適用于構建GenAI應用程序的公司。GenAI應用程序正在改變企業(yè)使用數(shù)據(jù)庫的方式。例如，Redis查詢引擎專為處理AI應用程序的獨特需求而構建。其多線程能力和亞秒級響應時間使其成為實時檢索增強生成（RAG）的強大工具。實際上，LLM本身將成為延遲和吞吐量的瓶頸——而不是Redis查詢引擎。

找到向量嵌入的最近鄰是Redis作為向量數(shù)據(jù)庫的常見用例。此操作不需要完全的關系數(shù)據(jù)模型。相反，向量作為Redis哈?；騄SON文檔中的字段存儲，使查詢快速、可擴展且高效。

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