GCP-115：Cloud Memorystore 入門——全託管記憶體資料庫完全指南

前言

應用要的是微秒級延遲的資料存取，像 Session 快取、遊戲排行榜、即時分析這類場景，這時候就輪到記憶體資料庫上場了。Cloud Memorystore 是 GCP 的全託管記憶體資料庫服務，支援 Redis、Valkey 和 Memcached。

這篇是 GCP 入門系列第 15 課，帶你搞懂 Memorystore 的核心概念，還有怎麼選。

什麼是 Cloud Memorystore？

Memorystore 是 GCP 的全託管記憶體資料庫，資料放在記憶體（RAM）裡而不是硬碟，所以讀寫延遲超低：

應用程式
    │
    ├── 快取命中 → Memorystore（微秒級回應）
    │
    └── 快取未命中 → Cloud SQL / Firestore（毫秒級回應）
                         │
                         └── 寫回 Memorystore（下次命中）

四個產品

產品	說明	狀態
Memorystore for Redis	獨立 Redis 實例（Basic/Standard）	GA
Memorystore for Redis Cluster	分片式 Redis 叢集	GA
Memorystore for Valkey	基於 Valkey（Redis 開源分支）	GA，推薦新專案使用
Memorystore for Memcached	託管 Memcached	已棄用（2029/1/31 停止服務）

Valkey 是 Redis 在 2024 年改授權之後，由 Linux Foundation 主導的開源分支（BSD 3-Clause），協議跟 Redis 完全相容。Google、AWS、Oracle 等都有一起支持。

Memorystore for Redis（獨立實例）

Basic vs Standard Tier

特性	Basic Tier	Standard Tier
高可用	無（單節點）	跨可用區（zone）複製 + 自動故障轉移
SLA	無	99.9%
讀取副本	無	最多 5 個
最大容量	300 GB	300 GB
RDB 快照	支援	支援（從副本執行，不影響主節點）
適合場景	開發測試、可容忍冷啟動	正式環境

Basic 和 Standard 無法互相升級，必須重新建立實例。

容量等級

等級	容量範圍	網路吞吐
M1	1-4 GB	10 Gbps
M2	5-10 GB	10 Gbps
M3	11-35 GB	10 Gbps
M4	36-100 GB	16 Gbps
M5	101-300 GB	16 Gbps

建立與連接

# 建立 Standard Tier Redis 實例
gcloud redis instances create my-cache \
  --size=5 \
  --region=asia-east1 \
  --tier=standard \
  --redis-version=redis_7_2

# 查看實例資訊（含 Host/Port）
gcloud redis instances describe my-cache --region=asia-east1

# 從 VM 連接
redis-cli -h INSTANCE_HOST -p 6379

RDB 快照（備份）

# 快照間隔：1h / 6h / 12h / 24h
# 只保留最新一份快照，不額外收費
# 建議設 maxmemory-gb 為容量的 80%，預留 20% 給快照用

# 匯出到 Cloud Storage
gcloud redis instances export gs://my-bucket/backup.rdb \
  my-cache --region=asia-east1

# 從 Cloud Storage 匯入（會中斷服務）
gcloud redis instances import gs://my-bucket/backup.rdb \
  my-cache --region=asia-east1

Memorystore for Valkey（推薦新專案）

新專案 Google 第一個推 Valkey，效能比 Redis Cluster 更好：

核心優勢

Valkey 8.0：比 Redis Cluster 吞吐量高達 2 倍
支援叢集模式和非叢集模式
每個分片：1 主節點 + 最多 5 副本
最大 250 個節點，容量達 14.5 TB
零停機擴縮：水平增減分片不中斷服務
跨區域複製（GA）
向量搜尋：內建向量相似度搜尋，支援 GenAI/RAG 應用

節點類型

節點類型	vCPU	可寫容量	SLA
shared-core-nano	0.5	1.12 GB	無
standard-small	2	5.2 GB	有
highmem-medium	2	10.4 GB	有
highmem-xlarge	8	46.4 GB	有

SLA

99.99%：多區域部署 + 副本
99.9%：單區域 + 副本
無 SLA：shared-core-nano 或無副本

相容性

協議跟 Redis 完全相容，手上現有的 Redis 客戶端（Jedis、redis-py、ioredis 等）不用改就能直接接上。

Memorystore for Memcached（已棄用）

時間點	事件
2026/1/20	不再推薦使用
2027/2/1	新專案無法建立實例
2029/1/31	完全停止服務

Memcached 跟 Redis/Valkey 差最多的地方：

無持久化：純快取，重啟即遺失所有資料
無複製/故障轉移
僅支援簡單 Key-Value：無 List、Set、Sorted Set 等資料結構

Google 建議遷移至 Memorystore for Valkey。

網路架構

Memorystore 底下的產品全都沒有公開 IP，只能走 VPC 連進去：

┌─────────────────────────────────────────┐
│ VPC Network                             │
│                                         │
│  Compute Engine ──→ Memorystore (私有IP) │
│  GKE Pod ────────→ Memorystore (私有IP) │
│                                         │
│  Cloud Run ──→ VPC Connector ──→ Memorystore │
│  Cloud Functions → VPC Connector → Memorystore │
│  App Engine ───→ VPC Connector ──→ Memorystore │
└─────────────────────────────────────────┘

服務	連接方式
Compute Engine	直接透過 VPC（同一網路）
GKE	VPC-native 叢集直接連接
Cloud Run	Serverless VPC Access Connector 或 Direct VPC Egress
Cloud Functions	Serverless VPC Access Connector
App Engine Standard	Serverless VPC Access Connector
App Engine Flex	直接透過 VPC

常見使用場景

1. Session 快取

import redis

r = redis.Redis(host='MEMORYSTORE_HOST', port=6379)

# 儲存 Session（30 分鐘過期）
r.setex(f"session:{session_id}", 1800, session_data)

# 讀取 Session
session = r.get(f"session:{session_id}")

2. 資料庫查詢快取

def get_user(user_id):
    # 先查快取
    cached = r.get(f"user:{user_id}")
    if cached:
        return json.loads(cached)

    # 快取未命中，查資料庫
    user = db.query("SELECT * FROM users WHERE id = %s", (user_id,))

    # 寫入快取（5 分鐘過期）
    r.setex(f"user:{user_id}", 300, json.dumps(user))
    return user

3. 遊戲排行榜

# 使用 Redis Sorted Set
r.zadd("leaderboard", {"player_a": 1500, "player_b": 2300})

# 取得前 10 名
top_10 = r.zrevrange("leaderboard", 0, 9, withscores=True)

4. API 速率限制

def check_rate_limit(api_key, limit=100, window=60):
    key = f"rate:{api_key}"
    current = r.incr(key)
    if current == 1:
        r.expire(key, window)
    return current <= limit

Redis vs Valkey vs Memcached 選型

特性	Redis（獨立）	Valkey（叢集）	Memcached
資料結構	String、List、Set、Hash、Stream 等	同左	僅 Key-Value
持久化	RDB 快照	RDB + AOF	無
高可用	Standard Tier 99.9%	99.99%（多區域）	無
最大容量	300 GB	14.5 TB	5 TB
最大吞吐	16 Gbps（單實例）	10M+ ops/sec	依節點數
Pub/Sub	支援	支援	不支援
向量搜尋	不支援	支援	不支援
狀態	GA	GA（推薦）	已棄用

選型公式

新專案需要記憶體快取？
  → Memorystore for Valkey ✅（Google 推薦）

既有 Redis 應用、不想改架構？
  → Memorystore for Redis ✅

需要 >300 GB 或 99.99% SLA？
  → Memorystore for Valkey（叢集模式）✅

僅需簡單 Key-Value 快取、不需持久化？
  → 仍建議 Valkey ✅（Memcached 已棄用）

GenAI 向量搜尋？
  → Memorystore for Valkey ✅（內建向量搜尋）

定價

Redis 獨立實例（us-central1 參考）

等級	Basic Tier（每 GiB/hr）	Standard Tier（每 GiB/hr）
M1（1-4 GB）	~$0.049	~$0.064
M2（5-10 GB）	~$0.027	~$0.046
M3（11-35 GB）	低於 M2	~$0.046

Standard Tier 大概比 Basic Tier 貴 30-50%，畢竟多了複製和 HA 的開銷。

Valkey / Redis Cluster（us-central1 參考）

節點類型	每節點每小時
shared-core-nano	~$0.037
highmem-medium	~$0.192
highmem-xlarge	~$0.994

範例：5 分片 × 1 副本 × highmem-medium = 10 節點 × $0.192 = $1.92 / 小時（~$1,383 / 月）

成本優化

承諾使用折扣（CUD）：1 年約 20%、3 年約 40%
沒有免費層（但有 GCP $300 免費試用額度）

效能調校建議

記憶體使用率 < 70%——超過會影響延遲
maxmemory-gb 設為容量的 80%——預留快照 fork 開銷
使用 I/O Thread——M3 以上搭配 Redis 6.x+ 自動啟用
選擇同區域的 VPC——減少網路跳數
使用 Pipeline / Batch——減少 Round-Trip 次數

ACE 考試重點整理

必背知識點

Memorystore 是全託管記憶體資料庫，支援 Redis、Valkey、Memcached
Valkey 是 Redis 開源分支（Linux Foundation），Google 推薦新專案使用
Basic Tier 無 SLA，Standard Tier 99.9%，Valkey 多區域 99.99%
只有私有 IP——Cloud Run / Cloud Functions 需要 VPC Connector
Memcached 已棄用（2029/1/31 停止服務）
Basic 和 Standard 無法互相升級，必須重建
RDB 快照匯入會中斷服務

常見陷阱題

Q：Web App 需要毫秒以下的 Session 快取，選什麼？ A：Memorystore（for Redis 或 Valkey）。記憶體資料庫提供微秒級延遲。

Q：Memorystore 實例可以從公開網路存取嗎？ A：不行。Memorystore 只有私有 IP，必須透過 VPC 存取。Cloud Run 等 Serverless 服務需要設定 VPC Connector。

Q：需要 >300 GB 的記憶體快取並且要 99.99% SLA，選什麼？ A：Memorystore for Valkey（叢集模式）。最大 14.5 TB、250 節點、多區域 99.99% SLA。

Q：Redis 和 Memcached 有什麼差別？ A：Redis/Valkey 支援豐富資料結構（List、Set、Hash 等）和持久化。Memcached 只支援簡單 Key-Value 且無持久化。Google 已棄用 Memcached，建議用 Valkey。

Q：什麼是 Valkey？ A：Redis 在 2024 年更改授權後的開源分支，由 Linux Foundation 主導，與 Redis 完全協議相容。

總結

Cloud Memorystore 就是 GCP 的全託管記憶體資料庫，幾個重點：

定位：微秒級延遲的記憶體快取，適合 Session、排行榜、速率限制
推薦：新專案用 Valkey（Redis 開源分支，效能更高）
SLA：Basic 無 SLA → Standard 99.9% → Valkey 多區域 99.99%
網路：僅私有 IP，Serverless 服務需 VPC Connector
Memcached 已棄用：2029/1/31 停止服務，遷移到 Valkey
選型：需要快取 → Memorystore；需要持久化 NoSQL → Firestore；需要 SQL → Cloud SQL

下一課 ACE-216：混合雲連線深度解析，來看企業混合架構會用到的核心網路技術。

GCP 核心服務 — 10/10 完成查看系列全覽 →

前言