Redis Caching (Önbellekleme) Sırları: Node.js ve MongoDB Projelerinde Yaygın Hatalardan ve Tehlikelerden Kaçınma Rehberi

Redis önbellek, bilgisayarların daha hızlı ve verimli çalışmasını sağlayan bir teknolojidir. Veritabanı gibi daha yavaş sistemlerden alınan verileri, hızlı erişim için bellekte saklar. Bunu, bir kitaplıktaki kitapların sıralanması ve kolayca bulunabilmesi için düzenli bir şekilde yerleştirilmesine benzetebilirsin.

Önbellek, sık kullanılan verileri hızlı bir şekilde erişilebilir kılarak bilgisayarın daha hızlı yanıt vermesini sağlar. Örneğin, bir web sitesinde en çok ziyaret edilen sayfaları önbelleğe alarak, bu sayfaların yüklenmesini hızlandırabiliriz.

Ayrıca önbellekleme, veritabanı sunucusunun yükünü azaltarak, daha fazla isteğe yanıt vermesine yardımcı olur. Bu, bilgisayarın daha fazla kullanıcıya hizmet verebilmesini sağlar.

Ancak, önbellek kullanırken dikkatli olmalıyız. Önbellekteki veriler güncel olmalı ve güvenlik önlemleri alınmalıdır. Örneğin, veritabanındaki veriler değiştiğinde, önbellekteki veriler de güncellenmelidir. Redis önbellek, uygulamaların daha hızlı ve ölçeklenebilir olmasına yardımcı olan önemli bir araçtır.

Backend teknolojilerinde önbellekleme kullanılmasının birkaç nedeni vardır:

• Performans artışı: Önbellekleme, yavaş kaynaklardan gelen verilerin hızlı bir şekilde erişilebilir olmasını sağlar. Özellikle veritabanı sorguları gibi zaman alıcı işlemler, önbellekleme ile önemli ölçüde hızlandırılabilir.
• Azaltılmış veritabanı yükü: Önbellekleme, sık kullanılan verilerin veritabanından tekrar tekrar alınmasını önler. Bu sayede, veritabanı sunucusunun yükü azalır ve kaynakların daha verimli kullanılmasını sağlar.
• Düşük gecikme süresi: Önbellekleme, düşük gecikme süresine sahip sistemler için önemlidir. Önbellek, sürekli olarak veritabanına bağlanmak yerine, verilerin hızlı bir şekilde erişilebilir olmasını sağlar.
• Ölçeklenebilirlik: Önbellekleme, sistem ölçeklendirme sürecine yardımcı olur. Önbelleğe alınan veriler, talep arttıkça daha fazla kullanıcıya hizmet verirken, veritabanının yükünü azaltarak daha fazla isteğe yanıt verebilir hale gelir.
• Yüksek kullanılabilirlik: Önbellekleme, sistemdeki belirli bileşenlerin arızalanması durumunda, verilere hızlı bir şekilde erişim sağlamaya devam eder. Bu sayede, sistemin kullanılabilirliği ve dayanıklılığı artar.

Backend teknolojilerinde önbellekleme kullanarak, uygulamalar daha hızlı, ölçeklenebilir ve dayanıklı hale getirilir. Önbellekleme, uygulama performansını artırmak ve kullanıcı deneyimini iyileştirmek için önemli bir araçtır.

Örneklendirecek olursak, Node.js, MongoDB ve Redis kullanarak basit bir blog uygulaması örneği sunarak başlayalım. Bu uygulamada, blog gönderilerini MongoDB’de saklayacak, Redis’i ise sayfa önbelleği ve sorgu önbelleği olarak kullanacağız.

1. Öncelikle, projemizde kullanacağımız paketleri yükleyelim:

npm init -y
npm install express mongodb redis

2. app.js dosyasında, Express, MongoDB ve Redis istemcilerini başlatıyoruz:

const express = require('express');
const MongoClient = require('mongodb').MongoClient;
const redis = require('redis');

const app = express();
const PORT = 3000;
// MongoDB client
const uri = "mongodb://localhost:27017";
const client = new MongoClient(uri, { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true });
// Redis client
const redisClient = redis.createClient();
app.use(express.json());

3. MongoDB ile bağlantıyı başlatın ve ‘blog’ adında bir veritabanı oluşturun:

let db;

client.connect(err => {
  if (err) throw err;
  console.log("Connected to MongoDB");
  db = client.db('blog');
});

4. Blog gönderilerini eklemek için bir POST yönlendiricisi oluşturun:

app.post('/posts', async (req, res) => {
  const post = req.body;

  try {
    const result = await db.collection('posts').insertOne(post);
    res.status(201).json({ id: result.insertedId });
  } catch (err) {
    console.error(err);
    res.status(500).json({ error: 'An error occurred while creating the post' });
  }
});

5. Blog gönderilerini almak için GET yönlendiricisi oluşturun ve Redis ile önbellekleme işlemlerini gerçekleştirin:

app.get('/posts', async (req, res) => {
  // Redis cache'ten veri kontrolü
  redisClient.get('posts', async (err, cachedData) => {
    if (err) throw err;
    
    if (cachedData) {
      // Cache'teki verileri döndür
      res.status(200).json(JSON.parse(cachedData));
    } else {
      try {
        const posts = await db.collection('posts').find().toArray();
        // Redis cache'ine veri ekleme
        redisClient.set('posts', JSON.stringify(posts));
        res.status(200).json(posts);
      } catch (err) {
        console.error(err);
        res.status(500).json({ error: 'An error occurred while fetching the posts' });
      }
    }
  });
});

6. Uygulamayı başlatın:

app.listen(PORT, () => {
  console.log(`Server is running on <http://localhost>:${PORT}`);
});

Bu örnek uygulamada, Express.js ile bir REST API oluşturduk. MongoDB ile blog gönderilerini sakladık ve Redis’i önbellek olarak kullandık. Kullanıcı gönderileri aldığında, önce Redis önbelleğinde kontrol ediyoruz. Eğer önbellekte veri varsa, önbellekten döndürüyoruz.

Eğer önbellekte veri yoksa, veritabanından alıyoruz ve önbelleğe ekliyoruz. Bu sayede, bir sonraki istekte aynı veriler için veritabanına gitmeye gerek kalmadan, hızlı bir şekilde önbellekten erişim sağlanır.

İki önemli kullanım sebebi şunlardır:

1. Performans: Redis önbelleği, veritabanı sorgularından kaynaklanan gecikmeleri azaltır ve uygulamanın daha hızlı yanıt vermesini sağlar.
2. Veritabanı yükünü azaltma: Önbellek, aynı verilere yapılan sık isteklerde veritabanından veri almayarak veritabanı sunucusunun yükünü azaltır.

Önbellekte saklanan verilerin güncel olmasını sağlamak için, blog gönderilerini güncellemek veya silmek gibi işlemlerde Redis önbelleğini de güncellemeliyiz. Örneğin, gönderileri güncellemek için aşağıdaki gibi bir PUT yönlendiricisi oluşturabiliriz:

app.put('/posts/:id', async (req, res) => {
  const postId = req.params.id;
  const updatedPost = req.body;
  
  try {
    const result = await db.collection('posts').updateOne({ _id: new ObjectId(postId) }, { $set: updatedPost });
    if (result.modifiedCount === 0) {
      return res.status(404).json({ error: 'Post not found' });
    }
    // Güncelleme yapıldığında Redis cache'teki veriyi temizle
    redisClient.del('posts');
    res.status(200).json({ message: 'Post updated' });
  } catch (err) {
    console.error(err);
    res.status(500).json({ error: 'An error occurred while updating the post' });
  }
});

Gönderileri silmek içinse, aşağıdaki gibi bir DELETE yönlendiricisi oluşturabiliriz:

app.delete('/posts/:id', async (req, res) => {
  const postId = req.params.id;

  try {
    const result = await db.collection('posts').deleteOne({ _id: new ObjectId(postId) });
    if (result.deletedCount === 0) {
      return res.status(404).json({ error: 'Post not found' });
    }
    // Silme işlemi yapıldığında Redis cache'teki veriyi temizle
    redisClient.del('posts');
    res.status(200).json({ message: 'Post deleted' });
  } catch (err) {
    console.error(err);
    res.status(500).json({ error: 'An error occurred while deleting the post' });
  }
});

Bu şekilde, önbelleğin güncel ve doğru verilerle dolu olduğunu sağlamış oluruz. Bu örnek uygulamayı kullanarak Node.js, MongoDB ve Redis teknolojilerinin bir arada nasıl kullanılacağını görmüş olduk.

Redis kullanırken yapılan bazı yaygın hatalar ve önemli noktalar şunlardır:

1. Veri kaybı: Redis’in varsayılan yapılandırması, belirli bir süre sonra bellekteki verilerin otomatik olarak temizlenmesine neden olur. Bu, Redis’i birincil veri deposu olarak kullanırken veri kaybına yol açabilir. Çözüm: Redis’i sadece önbellek olarak kullanın ve kalıcı veriler için başka bir veri deposu kullanın.
2. Uygun olmayan önbellek süresi kullanımı: Önbellekte saklanan verilerin süresi, TTL (Time-to-Live) değeri ile belirlenir. TTL değerinin çok kısa veya çok uzun olması, performans ve veri doğruluğu açısından sorunlara yol açabilir. Çözüm: İhtiyaca uygun olarak dikkatli bir şekilde TTL değerlerini ayarlayın.
3. Önbellek doğruluğu sorunları: Redis ile önbelleğe alınan veriler güncelliklerini yitirebilir. Özellikle, veritabanındaki veriler güncellendiğinde veya silindiğinde, önbellekteki veriler de güncellenmeli veya silinmelidir. Çözüm: Veri güncellemelerini ve silmelerini takip ederek, önbellekteki ilgili verileri de güncelleyin veya temizleyin.
4. Tek noktadan başarısızlık: Redis, tek bir sunucu üzerinde çalıştığında, bu sunucunun arızalanması durumunda tüm önbelleğin kullanılamaz hale gelmesine neden olabilir. Çözüm: Redis Cluster veya Sentinel gibi yüksek kullanılabilirlik sağlayan çözümleri kullanarak, Redis sunucularınızı ölçeklendirin ve arızalara karşı koruyun.
5. Güvenlik: Redis’in varsayılan yapılandırması, herhangi bir kimlik doğrulama veya yetkilendirme olmadan tüm istemcilerin erişimine izin verir. Bu, kötü niyetli kullanıcıların verilere erişmesine veya sistemi kötüye kullanmasına yol açabilir. Çözüm: Redis yapılandırmasında parola korumasını etkinleştirin ve bağlantıları sadece güvendiğiniz ağlarla sınırlayın.
6. Bellek yönetimi: Redis, bellekte çalışan bir veritabanıdır ve bellek sınırlamaları nedeniyle verimlilik ve performans sorunları yaşayabilir. Çözüm: Redis sunucusunun bellek kullanımını ve yapılandırmasını izleyerek, bellek kullanımını optimize edin ve bellek sınırlamalarını dikkate alın.

Redis kullanırken bu potansiyel hatalardan ve önemli noktalardan kaçınarak, önbellekleme ve performans iyileştirmeleri için daha güvenli ve etkili bir çözüm elde edersiniz. Aşağıda, Redis kullanırken dikkate almanız gereken ek önlemler ve ipuçları bulunmaktadır:

1. Redis veri yapılarına uygun kullanım: Redis, çeşitli veri yapıları sunar (ör. listeler, setler, sıralı setler, hash’ler). Her veri yapısının kendine özgü kullanım senaryoları ve avantajları vardır. Çözüm: İhtiyaçlarınıza uygun veri yapılarını kullanarak en iyi performansı ve verimliliği sağlayın.
2. Redis pipelining: Redis pipelining, çok sayıda sorguyu tek bir toplu işlemde göndermeye olanak tanır, böylece ağ gecikmelerini azaltır ve performansı artırır. Çözüm: Mümkün olduğunca pipelining kullanarak, Redis işlemlerinin hızını ve verimliliğini artırın.
3. Yedekleme ve felaket kurtarma: Redis verilerini düzenli olarak yedeklemek ve felaket kurtarma planı oluşturmak önemlidir. Çözüm: Redis sunucusundan düzenli olarak yedekler alın (RDB veya AOF formatında) ve felaket kurtarma senaryolarına hazırlıklı olun.
4. İzleme ve performans analizi: Redis sunucusunun performansını ve sağlığını sürekli olarak izlemek, olası sorunları erken tespit etmeye ve uygun optimizasyonlar yapmaya yardımcı olur. Çözüm: Redis sunucusunu ve uygulamalarını izleyin, performans düşüklüklerini tespit edin ve gerekli iyileştirmeleri yapın.
5. Redis sunucusunun yapılandırmasını optimize etme: Redis sunucusunun yapılandırması, performans ve güvenlik üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Çözüm: Redis yapılandırmasını, ihtiyaçlarınıza ve önceliklerinize uygun şekilde özelleştirin.

Redis’i etkili bir şekilde kullanarak, uygulamanızın performansını ve ölçeklenebilirliğini önemli ölçüde artırabilirsiniz. Ancak, Redis kullanırken yukarıda belirtilen hatalardan ve önemli noktalardan kaçınarak, sistemlerinizin güvenliğini ve istikrarını korumak için dikkatli olmalısınız.

İlgili yazılarım :

Redis vs Kafka vs RabbitMQ

5 Tips to Speed Up Your Node.js Performance