Redis集群详解编程语言

为什么要做redis集群

为了提高响应速度，将热点数据保存在缓存中。

因为内存资源的限制，scale up并不是好办法，需要scale out，既分布式多个redis协同运作。

而且，Redis单线程，只运行一个redis实例很浪费，通常一台机器上同时跑多个redis实例。

方案1：redis官方集群方案 redis cluster

Redis cluster是一种服务器sharding技术，3.0开始正式提供。

Redis cluster Sharding采用slot概念（槽），一共16384个，每个进入redis的值对，根据key进行散列，分配到16384中的某一个，使用hash算法，CRC16后16384取模。

Redis中每一个node节点负责分摊这16384个slot中的一部分。每个slot对应在一个node上。当节点加减，需要将16384个slot再分配，slot中的键值也要迁移，目前属于半自动，需要人工介入。

Redis集群，要保证每个node都正常工作，如果某个node故障，他负责的slots也就失效。

为了增加集群的可访问性，官方推出将node配置主从结构，即一个master主节点，n个slave节点，如果主节点挂掉，redis cluster 会选择一个slave节点上升为主节点。

Redis cluster 每个节点相互通信（cluster bus）可以识别，判断故障，故障转移。他们采用特殊的端口号，即对外端口号+10000。例如某个node端口3001，那与它通信的nodes端口号13001，node之间采用二进制通信协议。

方案2：redis sharding 集群

多redis实例服务，比单redis实例要复杂的多，设计定位，协同，容错，扩容等难题。

Redis sharding是采用哈希算法将redis数据的key进行散列，通过hash函数，特定的key会映射到特定的redis节点上。

扩容问题：

redis sharding，服务端的redis 还是一个个相对独立的redis实例节点。要增加redis节点时，尽管采用一致性的hash，但还是会有key匹配不到而丢失，这时需要键值移植。

Presharding，预先根据系统规模尽量部署多个redis实例，让他们参与sharding，当需要扩容时，选中一个实例做主节点，新加入的redis 实例作为从节点进行拷贝。数据同步后，修改sharding配置，让指向原实例的shard指向新机器上扩容后的redis节点，调整新redis节点为主节点，原实例可不再使用。

方案3：利用代理中间件实现大规模redis集群

Twemproxy 中间件做sharding技术，处于客户端和服务端之间，客户端发送请求，进行一定的处理后，再转发给真正的redis服务器。

Twemproxy支持redis，同时也支持memcached。可以通过共享与后端系统的链接，降低客户端直接链接后端服务器的链接数量。同时它也提供sharding功能，支持后端服务器集群水平扩展。

使用中间件性能上会有所损耗，测试结果大约降低20%左右。