2五、如何实现redis集群?

因为Redis出众的性能，其在众多的移动互联网企业中获得普遍的应用。Redis在3.0版本前只支持单实例模式，虽然如今的服务器内存能够到100GB、200GB的规模，可是单实例模式限制了Redis无法知足业务的需求（例如新浪微博就曾经用Redis存储了超过1TB的数据）。Redis的开发者Antirez早在博客上就提出在Redis 3.0版本中加入集群的功能，但3.0版本等到2015年才发布正式版。各大企业在3.0版本还没发布前为了解决Redis的存储瓶颈，纷纷推出了各自的Redis集群方案。这些方案的核心思想是把数据分片（sharding）存储在多个Redis实例中，每一片就是一个Redis实例。

下面介绍Redis的集群方案。

一、客户端分片

客户端分片是把分片的逻辑放在Redis客户端实现，经过Redis客户端预先定义好的路由规则，把对Key的访问转发到不一样的Redis实例中，最后把返回结果聚集。这种方案的模式以下图所示。

客户端分片的好处是全部的逻辑都是可控的，不依赖于第三方分布式中间件。开发人员清楚怎么实现分片、路由的规则，不用担忧踩坑。

客户端分片方案有下面这些缺点：

　　●这是一种静态的分片方案，须要增长或者减小Redis实例的数量，须要手工调整分片的程序。

　　●可运维性差，集群的数据出了任何问题都须要运维人员和开发人员一块儿合做，减缓了解决问题的速度，增长了跨部门沟通的成本。

　　●在不一样的客户端程序中，维护相同的分片逻辑成本巨大。例如，系统中有两套业务系统共用一套Redis集群，一套业务系统用Java实现，另外一套业务系统用PHP实现。为了保证分片逻辑的一致性，在Java客户端中实现的分片逻辑也须要在PHP客户端实现一次。相同的逻辑在不一样的系统中分别实现，这种设计原本就很是糟糕，并且须要耗费巨大的开发成本保证两套业务系统分片逻辑的一致性。

二、Twemproxy

Twemproxy是由Twitter开源的Redis代理，其基本原理是：Redis客户端把请求发送到Twemproxy，Twemproxy根据路由规则发送到正确的Redis实例，最后Twemproxy把结果聚集返回给客户端。

　　Twemproxy经过引入一个代理层，将多个Redis实例进行统一管理，使Redis客户端只须要在Twemproxy上进行操做，而不须要关心后面有多少个Redis实例，从而实现了Redis集群。

 Twemproxy集群架构以下图所示：

Twemproxy的优势以下：

　　●客户端像链接Redis实例同样链接Twemproxy，不须要改任何的代码逻辑。

　　●支持无效Redis实例的自动删除。

　　●Twemproxy与Redis实例保持链接，减小了客户端与Redis实例的链接数。

Twemproxy的缺点以下：

　　●因为Redis客户端的每一个请求都通过Twemproxy代理才能到达Redis服务器，这个过程当中会产生性能损失。

　　●没有友好的监控管理后台界面，不利于运维监控。

　　●最大的问题是Twemproxy没法平滑地增长Redis实例。对于运维人员来讲，当由于业务须要增长Redis实例时工做量很是大。

Twemproxy做为最被普遍使用、最久经考验、稳定性最高的Redis代理，在业界被普遍使用。

 三、Redis 3.0集群

Redis 3.0集群采用了P2P的模式，彻底去中心化。Redis把全部的Key分红了16384个slot，每一个Redis实例负责其中一部分slot。集群中的全部信息（节点、端口、slot等），都经过节点之间按期的数据交换而更新。

Redis客户端在任意一个Redis实例发出请求，若是所需数据不在该实例中，经过重定向命令引导客户端访问所需的实例。

Redis 3.0集群的工做流程以下图所示：

如图所示Redis集群内的机器按期交换数据，工做流程以下：

　　（1） Redis客户端在Redis2实例上访问某个数据。

　　（2） 在Redis2内发现这个数据是在Redis3这个实例中，给Redis客户端发送一个重定向的命令。

　　（3） Redis客户端收到重定向命令后，访问Redis3实例获取所需的数据。

Redis 3.0的集群方案有如下两个问题：

　　●一个Redis实例具有了“数据存储”和“路由重定向”，彻底去中心化的设计。这带来的好处是部署很是简单，直接部署Redis就行，不像Codis有那么多的组件和依赖。但带来的问题是很难对业务进行无痛的升级，若是哪天Redis集群出了什么严重的Bug，就只能回滚整个Redis集群。

　　●对协议进行了较大的修改，对应的Redis客户端也须要升级。升级Redis客户端后谁能确保没有Bug？并且对于线上已经大规模运行的业务，升级代码中的Redis客户端也是一个很麻烦的事情。

综合上面所述的两个问题，Redis 3.0集群在业界并无被大规模使用。

四、云服务器上的集群服务

国内的云服务器提供商阿里云、UCloud等均推出了基于Redis的云存储服务。

　　这个服务的特性以下。

　　（1）动态扩容

　　用户能够经过控制面板升级所需的Redis存储空间，扩容的过程当中服务部不须要中断或中止，整个扩容过程对用户透明、无感知，这点是很是实用的，在前面介绍的方案中，解决Redis平滑扩容是个很烦琐的任务，如今按几下鼠标就能搞定，大大减小了运维的负担。

　　（2）数据多备

　　数据保存在一主一备两台机器中，其中一台机器宕机了，数据还在另一台机器上有备份。

　　（3）自动容灾

　　主机宕机后系统能自动检测并切换到备机上，实现服务的高可用。

　　（4）实惠

　　不少状况下为了使Redis的性能更高，须要购买一台专门的服务器用于Redis的存储服务，但这样子CPU、内存等资源就浪费了，购买Redis云存储服务就很好地解决了这个问题。

　　有了Redis云存储服务，能使App后台开发人员从烦琐运维中解放出来。App后台要搭建一个高可用、高性能的Redis服务，须要投入至关的运维成本和精力。若是使用云存储服务，就不必投入这些成本和精力，可让App后台开发人员更专一于业务。