|前言

Redis大家都不陌生，就算是沒用過，也都聽說過了。

作為最廣泛使用的KV記憶體資料庫之一，在當今的大流量時代，單機模式略顯單薄，免不了要有一些拓展的方案。

筆者下文會對各種方案進行介紹，並且給出場景，實現等等概述，還會提到一些新手常見的誤區。

|正文

先從基礎的拓展方式開始，這樣更便於理解較高階的模式。

ps: 本文背景是以筆者落筆時官網最新穩定版5.0.8

分割槽

> 概述

分割槽(Partitioning)是一種最為簡單的拓展方式。

在我們面臨單機的儲存空間瓶頸時，第一點就能想到像傳統的關係型資料庫一樣，進行資料分割槽。

或者假設手中有N臺機器可以作為Redis伺服器，所有機器記憶體總和有256G, 而客戶端正好也需要一個大記憶體的儲存空間。

我們除了可以把記憶體條都拆下來焊到一個機器上，也可以選擇分割槽使用，這樣又拓展了計算能力。

單指分割槽來講，即將全部資料分散在多個Redis例項中，每個例項不需要關聯，可以是完全獨立的。

> 使用方式

• 客戶端處理
  和傳統的資料庫分庫分表一樣，可以從key

  入手，先進行計算，找到對應資料儲存的例項在進行操作。範圍角度，比如orderId:1~orderId:1000放入例項1，orderId:1001~orderId:2000放入例項2。
  雜湊計算，就像我們的hashmap一樣，用hash函式加上位運算或者取模，高階玩法還有一致性Hash等操作，找到對應的例項進行操作

• 使用代理中介軟體
  我們可以開發獨立的代理中介軟體，遮蔽掉處理資料分片的邏輯，獨立執行。
  當然也有他人已經造好的輪子，Redis也有優秀的代理中介軟體，譬如Twemproxy，或者codis，可以結合場景選擇是否使用。

> 缺點

• 無緣多key操作，key都不一定在一個例項上，那麼多key操作或者多key事務自然是不支援。

• 維護成本，由於每個例項在物理和邏輯上，都屬於單獨的一個節點，缺乏統一管理。

• 靈活性有限，範圍分片還好，比如hash+MOD這種方式，如果想動態調整Redis例項的數量，就要考慮大量資料遷移，這就非常麻煩了。

同為開發者，深知我們雖然總能“曲線救國”的完成一些當前環境不支援的功能，但是總歸要麻煩一些。

主從

> 概述資料遷移

常說的主從(Master-Slave)，也就是複製(Replication)方式，怎麼稱呼都可以。

同上面的分割槽一樣，也是Redis高可用架構的基礎，新手可能會誤以為這類基礎模式即是“高可用”，這並不是十分正確的。

分割槽暫時能解決單點無法容納的資料量問題，但是一個Key還是隻在一個例項上，在大流量時代顯得不那麼可靠。

主從就是另一個緯度的拓展，節點將資料同步到從節點，就像將例項“分身”了一樣，可靠性又提高了不少。

圖畫的有些誇張了，主要還是想體現結構靈活，是一主一從，還是一主多從，還是一主多從多從... 看你心情

有了“例項分身”，自然就可以做讀寫分離，將讀流量均攤在各個從節點。

> 使用方式

高手雲集的時代，聊天軟體難免要備上這麼一張表情包。

這表情包和使用方式有什麼關係呢？首先看看使用方式：

1. 作為主節點的Redis例項，並不要求配置任何引數，只需要正常啟動

2. 作為從節點的例項，使用配置檔案或命令方式REPLICAOF 主節點Host 主節點port即可完成主從配置

是不是和表情包一樣，“dalao”沒動，我去“抱大腿”。

這樣一個主從最小配置就完成了，主從例項即可對外提供服務。

命令裡的“主節點”是相對的，slave也可以抱slave大腿，也就是上文提到的結構靈活。

> 缺點

• slave節點都是只讀的，如果寫流量大的場景，就有些力不從心了。
  那我把slave節點只讀關掉不就行了？當然不行，資料複製是由主到從，從節點獨有資料同步不到主節點，資料就不一致了。

• 故障轉移不友好，主節點掛掉後，寫處理就無處安放，需要手工的設定新的主節點，如使用REPLICAOF no one(誰大腿我都不抱了) 晉升為主節點，再梳理其他slave節點的新主配置，相對來說比較麻煩。

哨兵

> 概述

主從的手工故障轉移，肯定讓人很難接受，QQ購買平臺自然就出現了高可用方案-哨兵（Sentinel）。我們可以在主從架構不變的場景，直接加入Redis Sentinel，對節點進行監控，來完成自動的故障發現與轉移。並且還能夠充當配置提供者，提供主節點的資訊，就算髮生了故障轉移，也能提供正確的地址。哨兵本身也是Redis例項的一種，但不作為資料儲存方使用，啟動命令也是不一樣的。

雖然圖有些複雜，看起來像要召喚光能使者。

其實實際使用起來是很便捷的。

> 使用方式

Sentinel的最小配置，一行即可：

1sentinelmonitor<主節點別名><主節點host><主節點埠><票數>

只需要配置master即可，然後用redis-sentinel <配置檔案> 命令即可啟用。

Redis官網提到的“最小配置”是如下所示，除了上面提到的一行，還有其它的一些配置：

1sentinelmonitormymaster127.0.0.163792
2sentineldown-after-millisecondsmymaster60000
3sentinelfailover-timeoutmymaster180000
4sentinelparallel-syncsmymaster1
5
6sentinelmonitorresque192.168.1.363804
7sentineldown-after-millisecondsresque10000
8sentinelfailover-timeoutresque180000
9sentinelparallel-syncsresque5

這是因為官網加了一個修飾詞，是“典型的最小配置”，把重要引數和多主的例子都寫出來了，照顧大家CV大法的時候，不要忘記重要引數，其實都是有預設值的。

正如該例所示，設定主節點別名就是為了監控多主的時候，與其額外配置項能夠與其對應, 以及sentinel一些命令，如SENTINEL get-master-addr-by-name就要用到別名了。哨兵數量建議在三個以上且為奇數，在Redis官網也提到了各種情況的“佈陣”方式，非常值得參考。

> 更多

既然是高可用方案，並非有嚴格意義上的“缺點”，還需配合使用場景進行考量。

• 故障轉移期間短暫的不可用，但其實官網的例子也給出了parallel-syncs引數來指定並行的同步例項數量，以免全部例項都在同步出現整體不可用的情況，相對來說要比手工的故障轉移更加方便。
• 分割槽邏輯需要自定義處理，雖然解決了主從下的高可用問題，但是Sentinel並沒有提供分割槽解決方案，還需開發者考慮如何建設。
• 既然是還是主從，如果異常的寫流量搞垮了主節點，那麼自動的“故障轉移”會不會變成自動“災難傳遞”，即slave提升為Master之後掛掉，又進行提升又被掛掉。

不過最後這點也是筆者猜測，並沒有聽說過出現這種案例，可不必深究。

叢集

> 概述

Redis Cluster是官方在3.0版本後推出的分散式方案。

對開發者而言，“官方支援”一詞是大概率非常美好的，小到issue，大到feature。自定義去解決問題，成本總是要高一些。

有了官方的正式叢集方案，從請求路由、故障轉移、彈性伸縮幾個緯度的使用上，將更為容易。

Cluster不同於哨兵，是支援分割槽的。有說法Cluster是哨兵的升級，這是不嚴謹的。

二者緯度不一樣，如果因為Cluster也有故障轉移的功能，就說它是哨兵的升級款，略顯牽強。

Cluster在分割槽管理上，使用了“雜湊槽”(hash slot)這麼一個概念，一共有16384個槽位，每個例項負責一部分槽，通過CRC16（key）&16383這樣的公式，計算出來key所對應的槽位。

雖然在節點和key二者中又引入了槽的概念，看起來不易理解，實際上因為顆粒度更細了，減少了節點的擴容和收縮難度，相比傳統策略還是很有優勢。

當然，“槽”是虛擬的概念，節點自身去維護“槽”的關係，並不是要真正下載啟動個“槽服務”在跑。

> 使用方式

Redis的各種玩法，都是從配置檔案著手，叢集也不例外。

1cluster-enabledyes
2cluster-config-file"redis-node.conf"

關鍵配置簡潔明瞭，有兩步

• 開啟叢集

• 指定叢集配置檔案

叢集配置檔案(cluster-config-file)為內部使用，可以不去指定，Redis會幫助建立一個。啟動還是普通的方式redis-server redis.conf

首先以叢集方式啟動了N臺Redis例項，這當然還沒完事。

接下來的步驟筆者稱為“牽線搭橋分配槽”，聽起來還算順口。

“牽線搭橋分配槽”的方式也在不斷升級，從直接用原始命令來處理，到使用指令碼，以及現在的Redis-cli官方支援，使用哪種方式都可以。

1redis-cli--clustercreate127.0.0.1:7000127.0.0.1:7001\
2127.0.0.1:7002127.0.0.1:7003127.0.0.1:7004127.0.0.1:7005\
3--cluster-replicas1

上方的命令即是Redis官網給出的redis-cli的方式用法，一行命令完成“三主三從”以及自動分配槽的操作。

這樣叢集就搭建完成了，當然，使用官方提供的check命令檢查一下，也是有必要的。

1redis-cli--clustercheck127.0.0.1:7001

> 更多

• 雖然是對分割槽良好支援，但也有一些分割槽的老問題，譬如：如果不在同一個“槽”的資料，是沒法使用類似mset的多鍵操作。

• 在select命令頁有提到, 叢集模式下只能使用一個庫，雖然平時一般也是這麼用的，但是要了解一下。

• 運維上也要謹慎，俗話說得好，“使用越簡單底層越複雜”，啟動搭建是很方便，使用時面對頻寬消耗，資料傾斜等等具體問題時，還需人工介入，或者研究合適的配置引數。

|結尾

趣談

在寫“主從”方案的時候，發現有一個有趣的事情：

筆者開始是記得主從的關鍵命令是SLAVEOF，後來查閱官方的時候，發現命令已經更改為REPLICAOF，雖然SLAVEOF還能用。

官網的一些描述詞彙，有的地方還是Slave，也有些是用Replication。

好奇的筆者查了一下相關的資料，並看了些Redis作者antirez的有關此時部落格，發現已經是兩年前的事情了。

其實就是“Slave”這個變數名給了一些人機會，藉此“噴”了一波作者，作者也做出了一部分妥協。

有興趣的盆友可以自己搜搜看，技術外的東西就不做評價了，看個樂呵就行。

筆者的主要目的還是：看官方文件的時候，別讓不同的“詞彙”迷惑了。

END

本文對Redis這些拓展方案都作出了大致描述。

具體使用上，還需留意詳細配置，以及客戶端支援等綜合情況來考量。