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1 redis概述

1.1 什么是redis

??Redis的全稱是REmote Dictionary Server。redis 是一種基于對(duì)（key-value）的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。redis所有數(shù)據(jù)都存放在內(nèi)存中，所以Redis的讀寫速度非常驚人，還可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)以快走和日志的形式保存在硬盤上，這樣斷電等機(jī)器故障不會(huì)使內(nèi)存中的數(shù)據(jù)“丟失”。redis還提供鍵過(guò)期、發(fā)布訂閱、事務(wù)、流水線、Lua腳本等功能。

1.2 redis的作者是誰(shuí)

?? redis的作者Salvatore Sanfilippo 在開(kāi)發(fā)一個(gè)叫LLOOGG的網(wǎng)站時(shí)需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能的隊(duì)列功能，一開(kāi)始是使用MySql 來(lái)現(xiàn)實(shí)，后來(lái)發(fā)現(xiàn)無(wú)論怎么優(yōu)化SQL語(yǔ)句都不能使網(wǎng)站的性能提高上去，于是他決定自己做一個(gè)專屬于LLOOGG的數(shù)據(jù)庫(kù)，這個(gè)就是Redis的前身。后來(lái)，Salvatore Sanfilippo將Redis1.0的源碼開(kāi)放到GitHub上，可能連他自己都沒(méi)想到，Redis后來(lái)如此受歡迎。

1.3 有誰(shuí)在用redis

??從Redis的官方公司統(tǒng)計(jì)來(lái)看，有很多重量級(jí)的公司都在使用Redis，如國(guó)外的Twitter、Instagram、Stack Overflow、GitHub等，國(guó)內(nèi)就更多了，如果單單從體量來(lái)統(tǒng)計(jì)，新浪微博可以說(shuō)是全球最大的Redis使用者，除了新浪微博，還有像阿里巴巴、騰訊、百度、搜狐、優(yōu)酷土豆、美團(tuán)、小米、唯品會(huì)等公司都是Redis的使用者。

2 redis 和 mySQL的區(qū)別

2.1 什么是mySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)

mySQL是一個(gè)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，由瑞典MySQL AB公司開(kāi)發(fā)，目前屬于Oracle公司。
mySQL是一種關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)保存在不同的表中，而不是將所有數(shù)據(jù)放在一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)內(nèi)，這樣就增加了速度并提高了靈活性。
mySQL是開(kāi)源的，Mysql支持大型的數(shù)據(jù)庫(kù)。可以處理?yè)碛猩锨f(wàn)條記錄的大型數(shù)據(jù)庫(kù)。MySQL使用標(biāo)準(zhǔn)的SQL數(shù)據(jù)語(yǔ)言形式。
mySQL可以允許于多個(gè)系統(tǒng)上，并且支持多種語(yǔ)言。這些編程語(yǔ)言包括C、C++、Python、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby和Tcl等。

2.2 兩者的區(qū)別

??redis是內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中，讀寫速度快。
??mySQL是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，功能強(qiáng)大，數(shù)據(jù)訪問(wèn)也就慢。

3 redis特性

3.1 速度快

??正常情況下，Redis執(zhí)行命令的速度非常快，官方給出的數(shù)字是讀寫性能可以達(dá)到10萬(wàn)/秒。原因可以大致歸納為以下四點(diǎn)：
??1. Redis的所有數(shù)據(jù)都是存放在內(nèi)存中的，所以把數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中是Redis速度快的最主要原因。
??2. Redis是用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的，一般來(lái)說(shuō)C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)的程序“距離”操作系統(tǒng)更近，執(zhí)行速度相對(duì)會(huì)更快。
??3. Redis使用了單線程架構(gòu)，預(yù)防了多線程可能產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

3.2 基于鍵值對(duì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器

??Redis的全稱是REmote Dictionary Server，它主要提供了5種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：字符串、哈希、列表、集合、有序集合，同時(shí)在字符串的基礎(chǔ)之上演變出了位字符串、哈希、列表、集合、有序集合，同時(shí)在字符串的基礎(chǔ)之上演變出了位圖（Bitmaps）和HyperLogLog兩種神奇的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”，并且隨著LBS（Location Based Service，基于位置服務(wù)）的不斷發(fā)展，Redis3.2版本中加入有關(guān)GEO（地理信息定位）的功能。

3.3 豐富的功能

??除了5種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Redis還提供了許多額外的功能：
????·提供了鍵過(guò)期功能，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)緩存。
????·提供了發(fā)布訂閱功能，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)消息系統(tǒng)。
????·支持Lua腳本功能，可以利用Lua創(chuàng)造出新的Redis命令。
????·提供了簡(jiǎn)單的事務(wù)功能，能在一定程度上保證事務(wù)特性。
????·提供了流水線（Pipeline）功能，這樣客戶端能將一批命令一次性傳到Redis，減少了網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)銷。

3.4 簡(jiǎn)單穩(wěn)定

??Redis的簡(jiǎn)單主要表現(xiàn)在三個(gè)方面。首先，Redis的源碼很少，早期版本的代碼只有2萬(wàn)行左右，3.0版本以后由于添加了集群特性，代碼增至5萬(wàn)行左右。其次，Redis使用單線程模型，這樣不僅使得Redis服務(wù)端處理模型變得簡(jiǎn)單，而且也使得客戶端開(kāi)發(fā)變得簡(jiǎn)單。最后，Redis不需要依賴于操作系統(tǒng)中的類庫(kù)，Redis自己實(shí)現(xiàn)了事件處理的相關(guān)功能。
??Redis雖然很簡(jiǎn)單，但是不代表它不穩(wěn)定。以筆者維護(hù)的上千個(gè)Redis為例，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)因?yàn)镽edis自身bug而宕掉的情況。

3.5 客戶端語(yǔ)言多

??Redis提供了簡(jiǎn)單的TCP通信協(xié)議，很多編程語(yǔ)言可以很方便地接入到Redis，并且由于Redis受到社區(qū)和各大公司的廣泛認(rèn)可，所以支持Redis的客戶端語(yǔ)言也非常多，幾乎涵蓋了主流的編程語(yǔ)言，例如Java、PHP、Python、C、C++、Nodejs等。

3.6 持久化

??通常看，將數(shù)據(jù)放在內(nèi)存中是不安全的，一旦發(fā)生斷電或者機(jī)器故障，重要的數(shù)據(jù)可能就會(huì)丟失，因此Redis提供了兩種持久化方式：RDB和AOF，即可以用兩種策略將內(nèi)存的數(shù)據(jù)保存到硬盤中（，這樣就保證了數(shù)據(jù)的可持久性。

3.7 主從復(fù)制

??Redis提供了復(fù)制功能，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)相同數(shù)據(jù)的Redis副本，復(fù)制功能是分布式Redis的基礎(chǔ)。

3.8 高可用和分布式

??Redis從2.8版本正式提供了高可用實(shí)現(xiàn)Redis Sentinel，它能夠保證Redis節(jié)點(diǎn)的故障發(fā)現(xiàn)和故障自動(dòng)轉(zhuǎn)移。Redis從3.0版本正式提供了分布式實(shí)現(xiàn)Redis Cluster，它是Redis真正的分布式實(shí)現(xiàn)，提供了高可用、讀寫和容量的擴(kuò)展性。

4 安裝Redis

??安裝參考 http://m.itdecent.cn/p/150307f7e43f

4.1 安裝依賴

yum install gcc gcc-c++ make
yum install wget

4.2 下載redis軟件安裝包

wget http://download.redis.io/redis-stable.tar.gz

4.3 解壓安裝

tar xvzf redis-stable.tar.gz
cd redis-stable
mv redis-stable /usr/local/redis
cd /usr/local/redis
make
make install

編譯過(guò)程中可能會(huì)有如下報(bào)錯(cuò)：

在包含自 adlist.c：34 的文件中:
zmalloc.h:50:31: 錯(cuò)誤：jemalloc/jemalloc.h：沒(méi)有那個(gè)文件或目錄
zmalloc.h:55:2: 錯(cuò)誤：#error "Newer version of jemalloc required"
make[1]: *** [adlist.o] 錯(cuò)誤 1
make[1]: Leaving directory `/usr/local/redis/src'

需要執(zhí)行如下命令：

make MALLOC=libc && make install

2.4 修改配置文件

復(fù)制配置文件

cp redis.conf /etc/

修改配置文件

vim /etc/redis.conf

配置修改如下：

    pidfile /var/run/redis.pid  
    bind 127.0.0.1 本機(jī)ip #bind ip,綁定本機(jī)ip即可
    daemonize yes       #后臺(tái)運(yùn)行
    loglevel notice 
    logfile /data/logs/redis/redis.log  
    #設(shè)置log目錄，需手動(dòng)創(chuàng)建/data/logs/redis/目錄，mkdir /data/logs/redis/
    dir /data/redis/
    #設(shè)置文件目錄，需手動(dòng)創(chuàng)建mkdir /data/redis/
    databases 16 
    save 900 1 
    save 300 10 
    save 60 10000 
    rdbcompression yes 
    dbfilename dump.rdb #設(shè)置db文件
    appendonly no

創(chuàng)建數(shù)據(jù)目錄并更改權(quán)限

mkdir /data/redis/
chmod -R 755 /data

4.5 驗(yàn)證是否安裝成功

使用 /etc/redis.conf 配置文件啟動(dòng)redis

redis-server /etc/redis.conf

查看端口：

netstat -ntlp |grep 6379

image.png

如果顯示端口正在使用則說(shuō)明安裝成功，沒(méi)有就沒(méi)安裝成功。
鏈接redis 測(cè)試：

/usr/local/redis/src/redis-cli

存值

set keyTest "hello"

取值

get keyTest

image.png

關(guān)閉redis：

/usr/local/redis/src/redis-cli shutdown

5 redis API

5.1 常用命令

查看所有鍵
keys pattern
注：keys 后面接查找表示式，在庫(kù)中有大量key時(shí)，使用keys * 需要謹(jǐn)慎，可能會(huì)引發(fā)線程阻塞。
查看所有鍵
dbsize
查看所有鍵
exists key
刪除鍵
del key [key ...]
可同時(shí)刪除多個(gè)key，返回成功刪除鍵的個(gè)數(shù)
鍵過(guò)期
expire key seconds
設(shè)置鍵的過(guò)期時(shí)間，當(dāng)鍵過(guò)期后，用 get key 取鍵值，會(huì)返回nil。
鍵過(guò)期查詢命令
ttl key
返回值為大于等于0的整數(shù)：鍵過(guò)期的剩余時(shí)間。
返回值為-1: 鍵沒(méi)有過(guò)期時(shí)間。
返回值為-2: 鍵以過(guò)期或不存在。
鍵的結(jié)構(gòu)類型
type key
設(shè)置鍵值
set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]
[ex seconds] 為秒級(jí)過(guò)期時(shí)間
[px milliseconds] 為毫秒級(jí)過(guò)期時(shí)間
[nx] 當(dāng)鍵不存在時(shí)才設(shè)置，用于添加
[xx] 當(dāng)鍵存在時(shí)才設(shè)置，用于更新
獲取鍵值
get key
incr 自增計(jì)數(shù)
incr key
注：僅對(duì)整數(shù)有效，否則返回錯(cuò)誤
decr 自減計(jì)數(shù)
decr key
注：僅對(duì)整數(shù)有效，否則返回錯(cuò)誤
鍵重命名
rename oldkey newkey
遷移鍵
move key db
把鍵移動(dòng)db庫(kù)

6 主從復(fù)制

6.1 建立主從方式

建立主從復(fù)制方式有三種：

在從redis配置文件中加入 slaveof {masterHost} {masterHost}，redis啟動(dòng)生效。
啟動(dòng)從redis后，在命令中執(zhí)行 --slaveof {masterHost} {masterHost}。
直接使用 slaveof {masterHost} {masterHost}。

查看主從復(fù)制狀態(tài)：info replication

6.2 斷開(kāi)復(fù)制

在從節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行命令：slaveof no one
切換主方式：slaveof {newMaster}
注：切換主節(jié)點(diǎn)后從節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)會(huì)被清空，線上慎用 slaveof命令。

6.3 復(fù)制原理

復(fù)制流程大致分為一下步驟：

保存master信息
slave 上執(zhí)行slaveof 命令后，便把master 的信息保存起來(lái)。 master 的 master_link_status 變?yōu)橄戮€狀態(tài)。
slave 內(nèi)部通過(guò)每秒運(yùn)行的定時(shí)任務(wù)維護(hù)復(fù)制相關(guān)邏輯任務(wù)，發(fā)現(xiàn)新master 節(jié)點(diǎn)后，會(huì)嘗試與該節(jié)點(diǎn)建立網(wǎng)絡(luò)鏈接。
發(fā)送ping命令
發(fā)送ping命令，當(dāng)master 回復(fù) pong 時(shí)，說(shuō)明建立成功。
權(quán)限驗(yàn)證
數(shù)據(jù)集同步
在和master 正常通信后，首次建立鏈接，master會(huì)把持有的所有數(shù)據(jù)發(fā)給slave，這次為全量同步。
命令持續(xù)復(fù)制
在首次與master 同步完成后，后續(xù)master會(huì)持續(xù)把寫命令發(fā)送給slave，保證數(shù)據(jù)一致性，為部分同步。

6.4 心跳

在主從建立復(fù)制后，他們之間維護(hù)著長(zhǎng)鏈接并彼此發(fā)送心跳命令。

主從彼此都有心跳檢測(cè)機(jī)制，可以通過(guò)client list命令查看信息，主節(jié)點(diǎn)鏈接狀態(tài)為 flags=N，從節(jié)點(diǎn)鏈接狀態(tài)為flags=S。
主節(jié)點(diǎn)默認(rèn)每 10s 對(duì)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping命令?？赏ㄟ^(guò) repl-ping-slave-period 控制發(fā)送頻率。
從節(jié)點(diǎn)每 1s 給主節(jié)點(diǎn)發(fā)送 replconf ack {offset} 命令，上報(bào)自身當(dāng)前的復(fù)制偏移量。

7 內(nèi)存管理與優(yōu)化

7.1 內(nèi)存管理

7.1.1 設(shè)置內(nèi)存上限

maxmemory 參數(shù)可限制最大可使用內(nèi)存，主要目的：

用于緩存場(chǎng)景，當(dāng)超出內(nèi)存上限時(shí)，使用LRU等刪除策略釋放空間。
防止所用內(nèi)存超過(guò)服務(wù)器內(nèi)存。

注：由于內(nèi)存碎片率的存在，實(shí)際消耗的內(nèi)存可能會(huì)比maxmemor設(shè)置的大。

7.1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)存上限

config set maxmemory 1GB
該命令可動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)存上限

注：為了防止極端情況下導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)存被耗盡，建議每個(gè)redis進(jìn)程都設(shè)置maxmemory參數(shù)，默認(rèn)無(wú)限大。

7.1.3 內(nèi)存回收策略

內(nèi)存回收策略體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：
. 刪除到期鍵。
. 內(nèi)存使用達(dá)到maxmemory上限觸發(fā)控制策略。

刪除過(guò)期鍵
1）惰性刪除
??redis 讀取帶過(guò)期屬性的鍵時(shí)，當(dāng)該鍵已過(guò)期，會(huì)執(zhí)行刪除命令并返回空。
2）定時(shí)任務(wù)刪除
?? redis 內(nèi)部維護(hù)一個(gè)定時(shí)任務(wù)，默認(rèn)每秒運(yùn)行10次，可通過(guò) hz 參數(shù)配置。每次任務(wù)隨機(jī)檢查20個(gè)鍵，當(dāng)發(fā)現(xiàn)過(guò)期鍵時(shí)刪除對(duì)應(yīng)鍵；
?? 如果超過(guò)25%的鍵過(guò)期，循環(huán)執(zhí)行回收邏輯直到不足25%或超時(shí)為止，默認(rèn)超時(shí)時(shí)間為25ms；該次為慢模式。
??如果回收邏輯超時(shí)，則在觸發(fā)內(nèi)部事件之前再次以快模式回收過(guò)期鍵。
??快慢兩種模式刪除邏輯相同，只是執(zhí)行超時(shí)時(shí)間不同。慢模式超時(shí)為25ms，快模式超時(shí)為 1ms 且每 2 s內(nèi)只能運(yùn)行一次。
內(nèi)存溢出控制策略
當(dāng)redis內(nèi)存使用達(dá)到maxmemory上限觸發(fā)控制策略。
redis 支持 6種控制策略，由maxmemory-policy參數(shù)控制。
1）noeviction：默認(rèn)策略。不刪除任何數(shù)據(jù)，redis變?yōu)橹蛔x模式，寫入報(bào)錯(cuò)。
2）volatile-lru：根據(jù)LRU算法刪除設(shè)置超時(shí)屬性的鍵，直到空間足夠?yàn)橹?。沒(méi)有可刪除鍵時(shí)，回退到noeviction策略。
3）allkeys-lru：根據(jù)LRU算法刪除鍵，不管鍵有沒(méi)有設(shè)置超時(shí)屬性，直到空間足夠?yàn)橹埂?br> 4）allkeys-random：隨機(jī)刪除所有鍵，直到空間足夠?yàn)橹埂?br> 5）volatile-random：隨機(jī)刪除過(guò)期鍵，直到空間足夠?yàn)橹埂?br> 6）volatile-ttl：根據(jù)值的ttl屬性，刪除將要過(guò)期的數(shù)據(jù)。沒(méi)有可刪除鍵，回退到noeviction策略。

內(nèi)存溢出控制策略可采用 config set maxmemory-policy {policy} 動(dòng)態(tài)設(shè)置。

7.2 內(nèi)存優(yōu)化

redis 內(nèi)存優(yōu)化的常用的方法有：

redisObject對(duì)象
縮減鍵值對(duì)象
共享對(duì)象池
字符串優(yōu)化
編碼優(yōu)化
控制鍵的數(shù)量

8 redis cluster 集群

8.1 cluster 數(shù)據(jù)分布

8.1.1 分布式數(shù)據(jù)分區(qū)規(guī)則

??分布式數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)把整個(gè)數(shù)據(jù)集按照分區(qū)規(guī)則將數(shù)據(jù)集劃分到多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一部分?jǐn)?shù)據(jù)集。
??常用的分區(qū)規(guī)則由哈希分區(qū)和順序分區(qū)。redis cluster 采用的是哈希分區(qū)規(guī)則。
常見(jiàn)的哈希分區(qū)規(guī)則有以下幾種：

節(jié)點(diǎn)取余分區(qū)
??將key（鍵數(shù)量）% N（節(jié)點(diǎn)數(shù)）計(jì)算出哈希值，決定該數(shù)據(jù)映射到哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上。
??優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單。
??缺點(diǎn)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù) N 發(fā)生變化時(shí)，映射關(guān)系會(huì)重新計(jì)算，可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)遷移。
為了避免數(shù)據(jù)遷移，通常節(jié)點(diǎn)數(shù)擴(kuò)張或縮減會(huì)成倍數(shù)關(guān)系。
一致性哈希分區(qū)
??思路是為系統(tǒng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)分配一個(gè)token，范圍一般在0～ $2^{32}$ ，這寫token構(gòu)成一個(gè)哈希環(huán)。數(shù)據(jù)讀寫時(shí)，先根據(jù)key計(jì)算hash值，然后順時(shí)針找到第一個(gè)大于等于該哈希值的token節(jié)點(diǎn)。
虛擬槽分區(qū)
??虛擬槽分區(qū)使用哈?？臻g，用哈希函數(shù)把所有數(shù)據(jù)映射到一個(gè)固定的范圍整數(shù)集合中，整數(shù)定義為槽（slot）。這個(gè)范圍遠(yuǎn)大于節(jié)點(diǎn)數(shù)。槽是集群內(nèi)數(shù)據(jù)管理和遷移的基本單位。
??redis cluster 槽的范圍 0～16383。當(dāng)有五個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)大約負(fù)責(zé)管理3276個(gè)槽。

8.1.2 redis cluster 數(shù)據(jù)分區(qū)

??redis cluster采用虛擬槽分區(qū)規(guī)則，所有鍵根據(jù)哈希函數(shù)映射到0～16383個(gè)槽上。計(jì)算公式：slot=CRC16(key)&16383。

redis 虛擬槽分區(qū)特點(diǎn)：

數(shù)據(jù)和節(jié)點(diǎn)解藕，簡(jiǎn)化節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容和縮減難度。
不需要客戶端或代理服務(wù)維護(hù)槽元數(shù)據(jù)，自身就能完成。
支持節(jié)點(diǎn)、槽、鍵之間的映射查詢。

8.2 redis cluster 功能限制

相對(duì)單例，cluster上存在以下功能限制：

只支持相同slot值的key 執(zhí)行批量操作，如mset、mget。
只支持多key 在同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的事務(wù)操作。
不能將大鍵值對(duì)象如hash、list映射到不同節(jié)點(diǎn)上。
不支持多數(shù)據(jù)庫(kù)空間，只有一個(gè)db0 數(shù)據(jù)庫(kù)。單例有db0～db15 共16個(gè)數(shù)據(jù)空間。
復(fù)制結(jié)構(gòu)只支持一層。

8.3 redis cluster 創(chuàng)建

8.3.1 服務(wù)器配置說(shuō)明

以三主三從為例：
    只有三臺(tái)服務(wù)器，所以每臺(tái)服務(wù)上創(chuàng)建兩個(gè)redis 實(shí)例，用作一主一從。

注：需每臺(tái)服務(wù)器上先安裝好redis服務(wù)，可參考步驟4 安裝Redis

8.3.2 安裝依賴

安裝ruby
    yum install ruby
安裝 gem
    yum install rubygems
安裝 gem  
    gem install redis

注：redis 安裝需要ruby 版本大于 2.2.2

升級(jí)ruby方法可參考 http://m.itdecent.cn/p/a1a4d59490d7

8.3.3 創(chuàng)建實(shí)例

注：以一臺(tái)服務(wù)器為例，主從實(shí)例的端口分別為 6379、6479
復(fù)制配置文件

cp /usr/local/redis/redis.conf /etc/redis_6379.conf
cp /usr/local/redis/redis.conf /etc/redis_6479.conf

注：每臺(tái)服務(wù)器應(yīng)先裝好redis服務(wù)，

修改配置文件，修改項(xiàng)如下：

port 6379       #對(duì)應(yīng)實(shí)例的端口
pidfile /var/run/redis.pid  
bind 127.0.0.1 本機(jī)ip #bind ip,綁定本機(jī)ip即可
daemonize yes

loglevel notice 

logfile /data/logs/redis/redis_6379.log 
#設(shè)置log目錄，需手動(dòng)創(chuàng)建/data/logs/redis目錄，mkdir /data/logs/redis

dir /data/redis/redis_6379/
#設(shè)置文件目錄，需手動(dòng)創(chuàng)建mkdir /data/redis/redis_6379/

databases 16 
save 900 1 
save 300 10 
save 60 10000 
rdbcompression yes 
dbfilename dump_6379.rdb
#設(shè)置db文件
appendonly no

8.3.4 啟動(dòng)實(shí)例

使用對(duì)應(yīng)的配置文件啟動(dòng)

redis-server /etc/redis_6379.conf
redis-server /etc/redis_6479.conf

查看線程，端口驗(yàn)證是否啟動(dòng)正好

ps -ef|grep redis
netstat -tnlp | grep redis

8.3.5 創(chuàng)建集群

/usr/local/redis/src/redis-trib.rb create --replicas 1 主機(jī)1:6379 主機(jī)2:6379 主機(jī)3:6379 主機(jī)1:6479 主機(jī)2:6479 主機(jī)3:6479

注:只需在一臺(tái)服務(wù)器上創(chuàng)建集群。redis-trib.rb 會(huì)盡可能的將主從節(jié)點(diǎn)分配在不同的機(jī)器上，所以順序會(huì)重新分配。

8.3.6 驗(yàn)證集群

鏈接集群，加 –c 參數(shù)意味鏈接集群

redis-cli -h 172.31.78.3 -c -p 6379

8.3.7 集群完整性檢查

redis-trib.rb check 172.31.78.3:6379

該命令可檢查集群的完整性，只需檢查任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)。返回結(jié)果會(huì)列出集群節(jié)點(diǎn)信息

8.4 節(jié)點(diǎn)通信

8.4.1 通信流程

集群每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)開(kāi)辟一個(gè)TCP通道，用于節(jié)點(diǎn)間通信。通信端口為基礎(chǔ)端口上加10000.
每個(gè)節(jié)點(diǎn)在固定周期內(nèi)通過(guò)特定規(guī)則選擇幾個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping消息。
收到ping消息的節(jié)點(diǎn)回復(fù)pong消息作為響應(yīng)。

注：因?yàn)橥ㄐ哦丝?= 基礎(chǔ)端口 + 10000。所以如果基礎(chǔ)端口為 6379，這防火墻需要放開(kāi) 6379 和 16379 這兩個(gè)端口才可讓集群正常通信。

8.4.2 節(jié)點(diǎn)選擇

??redis cluster 節(jié)點(diǎn)內(nèi)通信采用固定頻率，每秒執(zhí)行10次定時(shí)任務(wù)。ping/pong消息攜帶當(dāng)前節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)數(shù)據(jù)，頻繁通信勢(shì)必會(huì)加重計(jì)算和帶寬的負(fù)擔(dān)。所以每次定時(shí)任務(wù)選擇通信的節(jié)點(diǎn)非常重要。

選擇發(fā)送信息的節(jié)點(diǎn)數(shù)量
??集群每秒會(huì)隨機(jī)選取5個(gè)節(jié)點(diǎn)，找出最久沒(méi)通信的節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping消息。每100毫秒會(huì)掃描本地節(jié)點(diǎn)列表，發(fā)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)最近接受pong消息的消息大于cluster_node_timeout/2 時(shí)會(huì)立即發(fā)送ping消息。所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒發(fā)送的ping消息量 = 1 + 10 * num (node.pong_receives>cluster_node_timeout/2)；
消息數(shù)據(jù)量
??每個(gè)ping消息的數(shù)據(jù)體現(xiàn)在消息頭和消息體中，消息頭的大小為 2KB，消息體需看偽代碼。

8.5 伸縮

新 node 加入集群方法。
可使用redis-trib.rb 工具直接添加。

// 添加新節(jié)點(diǎn)
redis-trib.rb add-node newhost1:port newhost2:port

//添加新節(jié)點(diǎn)并設(shè)置為master-id的從節(jié)點(diǎn)
redis-trib.rb add-node newhost:port --slave --master-id

8.6 請(qǐng)求重定向

??redis 接受到key命令時(shí)先計(jì)算key對(duì)應(yīng)的槽，再找出槽對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)。如果節(jié)點(diǎn)是本身就處理命令，否則回復(fù)MOVED重定向錯(cuò)誤，通知客戶端請(qǐng)求正確節(jié)點(diǎn)。

image.png

8.6 故障轉(zhuǎn)移

8.6.1 故障發(fā)現(xiàn)

??redis 通過(guò)ping/pong消息實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)通信，同時(shí)攜帶節(jié)點(diǎn)的消息，如主從狀態(tài)、節(jié)點(diǎn)故障、槽信息等。

??每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期會(huì)給其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送ping消息，如果在 cluster-node-timeout時(shí)間內(nèi)收不到其他節(jié)點(diǎn)回復(fù)的pong消息，則會(huì)將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為主觀下線狀態(tài)（pfail）。
??當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)判斷另一個(gè)節(jié)點(diǎn)為主觀下線后，會(huì)將相應(yīng)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)信息在集群內(nèi)傳播。當(dāng)超過(guò)半數(shù)的節(jié)點(diǎn)的任務(wù)該節(jié)點(diǎn)下線時(shí)，會(huì)將該節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為客觀下線狀態(tài)。這時(shí)該節(jié)點(diǎn)就會(huì)下線。

注：如果在cluster-node-time*2 時(shí)間內(nèi)無(wú)法收集到一半以上節(jié)點(diǎn)的下線報(bào)告，那么之前的下線報(bào)告將會(huì)過(guò)期。也就是說(shuō)主觀下線報(bào)告永遠(yuǎn)趕不上客觀下線報(bào)告，那么故障節(jié)點(diǎn)就不會(huì)被標(biāo)記客觀下線而導(dǎo)致故障轉(zhuǎn)移失敗。所以cluster-node-time不建議設(shè)置過(guò)小。

8.6.2 故障恢復(fù)

?? 當(dāng)故障節(jié)點(diǎn)變?yōu)榭陀^下線后，如果該節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)則需要在從節(jié)點(diǎn)中選出一個(gè)節(jié)點(diǎn)替補(bǔ)上。
恢復(fù)流程如下：

資格檢查
如果從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)斷線的時(shí)間超過(guò) cluster-node-time*cluster-slave-validity-factor，則該節(jié)點(diǎn)沒(méi)有資格。cluster-slave-validity-factor 為從節(jié)點(diǎn)有效因子，默認(rèn)為10。
準(zhǔn)備選舉時(shí)間
當(dāng)從節(jié)點(diǎn)擁有資格后，更新觸發(fā)選舉時(shí)間（failover_auth_time），達(dá)到該時(shí)間繼續(xù)后續(xù)流程。
發(fā)起選舉
發(fā)起選舉流程：
1）更新配置紀(jì)元
2）廣播選舉消息
選舉投票
只有主節(jié)點(diǎn)才會(huì)處理故障選舉消息。

image.png
替換主節(jié)點(diǎn)
1）從節(jié)點(diǎn)取消復(fù)制變?yōu)橹鞴?jié)點(diǎn)
2）執(zhí)行clusterDelSlot操作撤銷故障主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的槽，并執(zhí)行clustrAddSlot把這些槽給自己
3）在集群中廣播自己pong消息，說(shuō)自己登基了，不是備胎了。

8.6.3 故障轉(zhuǎn)移時(shí)間

故障發(fā)現(xiàn)到故障恢復(fù)花銷的時(shí)間大致可以由以下估計(jì)：

主觀下線識(shí)別時(shí)間 = cluster-node-timeout
主觀下線傳播時(shí)間 <= cluster-node-timeout/2
從節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)間 <= 1000毫秒

注：cluster-node-timeout 的默認(rèn)時(shí)間為 15秒

8.7 集群運(yùn)維

8.7.1 集群完整性

集群上每個(gè)槽（slot）都需要有一個(gè)非故障的主節(jié)點(diǎn)管理負(fù)責(zé)，否則該集群會(huì)變?yōu)椴豢捎谩?/p>

8.7.2 集群傾斜

集群傾斜是指不同節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)量和請(qǐng)求量出現(xiàn)明顯差異，這會(huì)增大負(fù)載均衡和開(kāi)發(fā)運(yùn)維難度。

數(shù)據(jù)傾斜
1）節(jié)點(diǎn)和槽分配嚴(yán)重不均。
2）槽對(duì)應(yīng)鍵的數(shù)量差異過(guò)大。
3）集合對(duì)象包含大量元素。
4）內(nèi)存相關(guān)配置不一致。
針對(duì) 1）可使用redis-trib.rb info host:ip 命令定位。
針對(duì) 2）可使用cluster countkeysinslot {slot} 先獲取對(duì)應(yīng)槽的鍵數(shù)，在使用 cluster getkeysinslot {slot} {count} 循環(huán)迭代出槽下所以鍵。
針對(duì) 3）可使用redis-cli --bigkeys 識(shí)別大集合對(duì)象，在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移。

8.7.3 數(shù)據(jù)遷移

將單機(jī)redis數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到集群環(huán)境下：

redis-trib.rb import host:port --form <arg> --copy --replace

注：

只能從單機(jī)轉(zhuǎn)移值集群。
不支持在線轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)提供方應(yīng)先停止讀寫。
不支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。
單線程進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，大數(shù)據(jù)量時(shí)遷移速度慢。

8.7 springboot + jedis + RedisTemplate java客戶端接入集群demo

配置

// 從配置文件中獲取集群配置信息
   @Value("${spring.redis.cluster.nodes}")
    private String clusterNodes;  // 節(jié)點(diǎn)格式 “host1:port,host2:port,host3:port,host4:port”
    @Value("${spring.redis.timeout}")
    private String timeOut;
    @Value("${spring.redis.password}")  // 集群密碼
    private String password;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-active}")
    private int maxActive;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-wait}")
    private long maxWait;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.max-idle}")
    private int maxIdle;
    @Value("${spring.redis.jedis.pool.min-idle}")
    private int minIdle;

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate() {

        Map<String, Object> source = new HashMap<String, Object>();
        source.put("spring.redis.cluster.nodes", clusterNodes);
        source.put("spring.redis.cluster.timeout", timeOut);

        RedisClusterConfiguration redisClusterConfiguration = new RedisClusterConfiguration(new MapPropertySource("RedisProperties", source));
        redisClusterConfiguration.setPassword(RedisPassword.of(password));

        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setMaxIdle(maxIdle);
        config.setMinIdle(minIdle);
        config.setMaxWaitMillis(maxWait);
        config.setMaxTotal(maxActive);

        JedisConnectionFactory factory = new JedisConnectionFactory(redisClusterConfiguration,config);
        factory.getClientConfiguration();
        factory.afterPropertiesSet();

        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericToStringSerializer<String>(String.class));

        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);

        return redisTemplate;
    }

使用方法

   @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate; // 自動(dòng)注入

    /**  默認(rèn)過(guò)期時(shí)長(zhǎng)，單位：秒 */
    public final static long DEFAULT_EXPIRE = 60 * 60 * 24 * 20;
    /**  當(dāng)天就過(guò)期，單位：秒 */
    public final static long DATE_EXPIRE = 60 * 60 * 24;
    /**  不設(shè)置過(guò)期時(shí)長(zhǎng) */
    public final static long NOT_EXPIRE = -1;

    public void set(String key, String value, long expire){
        valueOperations.set(key, value);
        if (expire != NOT_EXPIRE) {
            redisTemplate.expire(key, expire, TimeUnit.SECONDS);
        }
    }
    public void set(String key, String value){
        set(key, value, NOT_EXPIRE);
    }
    public boolean del(String key){
        return redisTemplate.delete(key);
    }
    public String get(String key, long expire) {
        String value = valueOperations.get(key);
        if(expire != NOT_EXPIRE){
           redisTemplate.expire(key, expire, TimeUnit.SECONDS);
        }
        return value;
    }
    public <T> T get(String key, Class<T> clazz, long expire) {
        String value = valueOperations.get(key);
        if (expire != NOT_EXPIRE) {
            redisTemplate.expire(key,expire,TimeUnit.SECONDS);
        }
        return value == null ? null : fromJson(value, clazz);
    }

參考文獻(xiàn)：

《Redis開(kāi)發(fā)與運(yùn)維》作者: 付磊張益軍

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redis 小結(jié)

1 redis概述

1.1 什么是redis

1.2 redis的作者是誰(shuí)

1.3 有誰(shuí)在用redis

2 redis 和 mySQL的區(qū)別

2.1 什么是mySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)

2.2 兩者的區(qū)別

3 redis特性

3.1 速度快

3.2 基于鍵值對(duì)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器

3.3 豐富的功能

3.4 簡(jiǎn)單穩(wěn)定

3.5 客戶端語(yǔ)言多

3.6 持久化

3.7 主從復(fù)制

3.8 高可用和分布式

4 安裝Redis

4.1 安裝依賴

4.2 下載redis軟件安裝包

4.3 解壓安裝

2.4 修改配置文件

4.5 驗(yàn)證是否安裝成功

5 redis API

5.1 常用命令

6 主從復(fù)制

6.1 建立主從方式

6.2 斷開(kāi)復(fù)制

6.3 復(fù)制原理

6.4 心跳

7 內(nèi)存管理與優(yōu)化

7.1 內(nèi)存管理

7.1.1 設(shè)置內(nèi)存上限

7.1.2 動(dòng)態(tài)調(diào)整內(nèi)存上限

7.1.3 內(nèi)存回收策略

7.2 內(nèi)存優(yōu)化

8 redis cluster 集群

8.1 cluster 數(shù)據(jù)分布

8.1.1 分布式數(shù)據(jù)分區(qū)規(guī)則

8.1.2 redis cluster 數(shù)據(jù)分區(qū)

8.2 redis cluster 功能限制

8.3 redis cluster 創(chuàng)建

8.3.1 服務(wù)器配置說(shuō)明

8.3.2 安裝依賴

8.3.3 創(chuàng)建實(shí)例

8.3.4 啟動(dòng)實(shí)例

8.3.5 創(chuàng)建集群

8.3.6 驗(yàn)證集群

8.3.7 集群完整性檢查

8.4 節(jié)點(diǎn)通信

8.4.1 通信流程

8.4.2 節(jié)點(diǎn)選擇

8.5 伸縮

8.6 請(qǐng)求重定向

8.6 故障轉(zhuǎn)移

8.6.1 故障發(fā)現(xiàn)

8.6.2 故障恢復(fù)

8.6.3 故障轉(zhuǎn)移時(shí)間

8.7 集群運(yùn)維

8.7.1 集群完整性

8.7.2 集群傾斜

8.7.3 數(shù)據(jù)遷移

8.7 springboot + jedis + RedisTemplate java客戶端接入集群demo

參考文獻(xiàn)：

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