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紅色的思維：Redis的單例與集群
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在當前時代，數(shù)據(jù)處理的越來越復(fù)雜，使用傳統(tǒng)的MySQL等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代應(yīng)用的需求，再加上互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使得非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫開始變得流行起來。其中，Redis可謂是非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的佼佼者，其高性能、持久化、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多樣性等特性，為當前企業(yè)的需求提供了眾多解決方案。
Redis作為一種內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，在實際環(huán)境中，其容量歷來都受到了限制，而且發(fā)現(xiàn)，并發(fā)量越來越大的時候，單機的性能瓶頸也越來越明顯。為了解決這個問題，實現(xiàn)Redis的橫向擴展，以及提高Redis的可用性，集群（cluster）的方案應(yīng)運而生。
Redis單例的優(yōu)劣
Redis單例運行的實例都是原始服務(wù)器，若只有一臺Redis服務(wù)器，則Redis就是單例的。這種方案的優(yōu)點在于，它擁有簡單的部署、使用和維護；無論是在本地開發(fā)環(huán)境中、還是小規(guī)模的生產(chǎn)環(huán)境中，其處理容量都非常合適。某些情況下，單例的擴容方案也被采用，通常是通過慢日志、耗時等分析找到瓶頸，并進行逐步優(yōu)化，以期達到更高的容量和性能。
但Redis單例的缺點也是顯而易見的。數(shù)據(jù)存儲的上限有限；在Redis掛掉之后，數(shù)據(jù)將無法訪問；還有就是，如果需要實現(xiàn)負載均衡，單例顯然沒有這個能力。
Redis集群的優(yōu)劣
Redis集群的方案在解決單例缺陷上可謂之盡善盡美。在集群化的Redis中，集群共有16384個slots（槽位），每個slot可以存儲一個鍵值對。對于指定的鍵（即key），Redis使用CRC16哈希算法，以得到相應(yīng)的slot編號。同一個slot編號下的鍵，都會被儲存在相同的服務(wù)器上。
與單例不同，Redis集群是由多個分片節(jié)點組成的，每個節(jié)點都可以作為主節(jié)點或者從節(jié)點。當主節(jié)點遇到故障無法進行服務(wù)時，集群會自動將從節(jié)點轉(zhuǎn)換為主節(jié)點繼續(xù)提供服務(wù)，從而保證了持續(xù)可用性。同時，Redis集群還提供了可靠的復(fù)制和動態(tài)擴縮容功能，滿足高并發(fā)、大容量等高要求的應(yīng)用場景。
實現(xiàn)Redis集群
下面分別介紹兩種Redis集群的部署方案。
方案一：使用redis-trib.rb部署
redis-trib.rb是Ruby語言編寫的Redis集群工具，它的作用是方便用戶創(chuàng)建、配置、管理Redis集群。以下是部署步驟：
1. 創(chuàng)建6個Redis實例，分別使用7000至7005的端口號。
2. 下載redis-trib.rb腳本。
3. 新建一個redis.conf文件，配置開啟集群：
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 5000
4. 啟動6個Redis實例。
5. 在其中一個節(jié)點上運行redis-trib.rb，對Redis實例進行槽位分配：
./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005
此命令將創(chuàng)建一個6個節(jié)點的Redis集群，每個主節(jié)點有1個從節(jié)點，共有3份數(shù)據(jù)副本。
方案二：使用Redis Sentinel部署
Redis Sentinel是Redis高可用性解決方案。它使用了哨兵程序來監(jiān)控Redis實例，當Redis主節(jié)點發(fā)生故障時，自動將從節(jié)點切換為主節(jié)點，提供服務(wù)。以下是部署步驟：
1. 創(chuàng)建3個Redis實例，分別使用7000至7002的端口號。
2. 創(chuàng)建sentinel.conf文件，配置Redis Sentinel參數(shù)：
port 26379
dir /tmp
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 7000 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel flover-timeout mymaster 10000
sentinel parallel-syncs mymaster 1
– monitor選項用于指定要監(jiān)控的Redis實例，name是master名字，后面依次是ip、port和掉線認定時間。
– down-after-milliseconds: Redis Sentinel默認每2s檢查一次主節(jié)點是否正常，檢查成功，延遲的信息由Redis Sentinel自己維護。若超出指定時間未接收到主節(jié)點心跳，則認為主節(jié)點已經(jīng)掛掉
– flover-timeout選項用于指定主節(jié)點向從節(jié)點切換所需的最長時間。若在timeout時間內(nèi)，沒有完成故障轉(zhuǎn)移，操作失敗
– parallel-syncs選項用于指定同步從節(jié)點的數(shù)量。默認為1，即每次故障轉(zhuǎn)移時，只同步一個從節(jié)點。
3. 啟動3個Redis實例及哨兵程序。
總結(jié)
Redis作為一種高速的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，具有很好的性能表現(xiàn)、多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及靈活的數(shù)據(jù)存儲方案，已經(jīng)成為了很多企業(yè)的首選。在實際應(yīng)用中，單例的Redis方案無法承受大規(guī)模請求的壓力，而集群則成為了一個必要的選擇。通過一定的技術(shù)手段，結(jié)合Redis集群的實現(xiàn)方式，我們可以打造出高可用、低延遲、高可靠的分布式Redis集群，為企業(yè)的應(yīng)用提供了最佳性能保障。
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