Redis集群：redis cluster方案
redis集群原理之官方的Redis Cluster方案
redis是單線程，但是一般的作為緩存使用的話，redis足夠了，因為它的讀寫速度太快了。
??官方的一個簡單測試：
測試完成了50個并發執行100000個請求。
設置和獲取的值是一個256字節字符串。結果:讀的速度是110000次/s,寫的速度是81000次/s?
在這么快的讀寫速度下，對于一般程序來說足夠用了，但是對于訪問量特別大的網站來說，還是稍有不足。那么，如何提升redis的性能呢？看標題就知道了，搭建集群。
3.0版本之前
3.0版本之前的redis是不支持集群的，那個時候，我們的redis如果想要集群的話，就需要一個中間件，然后這個中間件負責將我們需要存入redis中的數據的key通過一套算法計算得出一個值。然后根據這個值找到對應的redis節點，將這些數據存在這個redis的節點中。
在取值的時候，同樣先將key進行計算，得到對應的值，然后就去找對應的redis節點，從對應的節點中取出對應的值。
這樣做有很多不好的地方，比如說我們的這些計算都需要在系統中去進行，所以會增加系統的負擔。還有就是這種集群模式下，某個節點掛掉，其他的節點無法知道。而且也不容易對每個節點進行負載均衡。
?3.0之前也就是客戶端（tomcat）自己進行計算hash 或者使用中間件，然后去指定的redis節點進行存取
3.0版本及以后
先來一張redis集群的架構圖：
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在這個圖中，每一個藍色的圈都代表著一個redis的服務器節點。它們任何兩個節點之間都是相互連通的。客戶端可以與任何一個節點相連接，然后就可以訪問集群中的任何一個節點。對其進行存取和其他操作。（重定向操作）
那么redis是怎么做到的呢？首先，在redis的每一個節點上，都有這么兩個東西，一個是插槽（slot）可以理解為是一個可以存儲兩個數值的一個變量，這個變量的取值范圍是：0-16383（0-1000，5005-10000，12000-16000都可以）。還有一個就是cluster我個人把這個cluster理解為是一個集群管理的插件。當我們的存取的key到達的時候，redis會根據crc16的算法得出一個結果，然后把結果對?16384 求余數，這樣每個?key 都會對應一個編號在?0-16383 之間的哈希槽，通過這個值，去找到對應的插槽所對應的節點，然后直接自動跳轉到這個對應的節點上進行存取操作。（如下圖：26384%16384為10000，然后查找有10000的節點直接跳轉）
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還有就是因為如果集群的話，是有好多個redis一起工作的，那么，就需要這個集群不是那么容易掛掉，所以呢，理論上就應該給集群中的每個節點至少一個備用的redis服務。這個備用的redis稱為從節點（slave）。
那么這個集群是如何判斷是否有某個節點掛掉了呢？
首先要說的是，每一個節點都存有這個集群所有主節點以及從節點的信息。
它們之間通過互相的ping-pong判斷是否節點可以連接上。如果有一半以上的節點去ping一個節點的時候沒有回應，集群就認為這個節點宕機了，然后去連接它的備用節點。如果某個節點和所有從節點全部掛掉，我們集群就進入faill狀態。還有就是如果有一半以上的主節點宕機，那么我們集群同樣進入發力了狀態。這就是我們的redis的投票機制，具體原理如下圖所示：
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(1)投票過程是集群中所有master參與,如果半數以上master節點與master節點通信超時(cluster-node-timeout),認為當前master節點掛掉.
(2):什么時候整個集群不可用(cluster_state:fail)??
? ? a:如果集群任意master掛掉,且當前master沒有slave.集群進入fail狀態,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完整時進入fail狀態. ps : redis-3.0.0.rc1加入cluster-require-full-coverage參數,默認關閉,打開集群兼容部分失敗.
? ? b:如果集群超過半數以上master掛掉，無論是否有slave，集群進入fail狀態.
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2、Redis Cluster主從模式（HA方案）
? ? ? ? ? redis cluster 為了保證數據的高可用性，加入了主從模式，一個主節點對應一個或多個從節點，主節點提供數據存取，從節點則是從主節點拉取數據備份，當這個主節點掛掉后，就會有這個從節點選取一個來充當主節點，從而保證集群不會掛掉。
? ? ? 上面那個例子里, 集群有ABC三個主節點, 如果這3個節點都沒有加入從節點，如果B掛掉了，我們就無法訪問整個集群了。A和C的slot也無法訪問。
? ? ?所以我們在集群建立的時候，一定要為每個主節點都添加了從節點, 比如像這樣, 集群包含主節點A、B、C, 以及從節點A1、B1、C1, 那么即使B掛掉系統也可以繼續正確工作。
? ? ?B1節點替代了B節點，所以Redis集群將會選擇B1節點作為新的主節點，集群將會繼續正確地提供服務。當B重新開啟后，它就會變成B1的從節點。
? ? 不過需要注意，如果節點B和B1同時掛了，Redis集群就無法繼續正確地提供服務了。
Redis Cluster特性
·????????高性能
·????????支持動態擴容，對業務透明
·????????具備Sentinel的監控和自動Failover能力（Cluster架構中無Proxy層）
Redis Cluster方式：
Redis 集群中內置了 16384 個哈希槽，當需要在 Redis 集群中放置一個 key-value時，redis 先對 key 使用 crc16 算法算出一個結果，然后把結果對 16384 求余數，這樣每個 key 都會對應一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，redis會根據節點數量大
致均等的將哈希槽映射到不同的節點。
Redis 集群沒有使用一致性hash, 而是引入了哈希槽（Slot）的概念。
Redis 集群有16384個哈希槽,每個key通過CRC16校驗后對16384取模來決定放置哪個槽.集群的每個節點負責一部分hash槽。這種結構很容易添加或者刪除節點，并且無論是添加刪除或者修改某一個節點，都不會造成集群不可用的狀態。
使用哈希槽的好處就在于可以方便的添加或移除節點。
當需要增加節點時，只需要把其他節點的某些哈希槽挪到新節點就可以了；
當需要移除節點時，只需要把移除節點上的哈希槽挪到其他節點就行了；
在這一點上，我們以后新增或移除節點的時候不用先停掉所有的 redis 服務。
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的Redis集群：redis cluster方案的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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