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需要提高更大的并发量
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Redis官方提出拥有10万QPS的请求量
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如果业务需要Redis拥有100万的QPS
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可以通过集群来提升并发量。
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需要存储更大的数据量
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一般服务器的机器内存为16G-256G
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如果业务需要500G的数据量
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可以通过集群的分区技术来扩展数据量
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数据分区
1.顺序分区
例如一共有编号为1~100的100条数据，一共有3个分区ABC，则需要预先设计
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1~33号数据落入A分区
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34~66号数据落入B分区
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67~100号数据落入C分区
2.哈希分区
hash(key) % node_count
3.顺序分区 VS 哈希分区
| 分布方式 | 特点 | 典型产品 |
|---|---|---|
| 哈希分布 | 数据分散度高 键值分布与业务无关 无法顺序访问 | 一致性哈希Memcache Redis Cluster 其他缓存产品 |
| 顺序分布 | 数据分散度易倾斜 键值分布与业务有关 可顺序访问 | BigTable HBase |
哈希分区
1.节点取余分区
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含义：hash(key) % node_count
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优点：hash+取余的方式计算节点的分区很简单
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缺点：当节点伸缩时候，数据节点关系发生变化，导致数据迁移
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扩容的时候建议翻倍扩容，可以降低数据的迁移量。
2.一致性哈希分区
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含义：哈希+顺时针（优化取余）
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约定长度232位的哈希环，在其中分布若干个hash点。
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第一步对每个key做哈希处理得到hashVal
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第二步将hashVal顺时针偏移，得到的第一个hash点，即为分区的落点
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优点：节点伸缩的时候，只会影响邻近节点，但是还是会有数据迁移
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翻倍的伸缩，可以保证最小的迁移数据且达到数据的负载均衡
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3.虚拟槽分区
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预设虚拟槽，每个槽映射一个数据子集，一般比节点数大
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采用CRC16(key) & 16383来决定节点
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每个节点顺序地平均分布16384个槽，即当有5个节点时
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A 0 ~ 3276
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B 3277 ~ 6553
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C 6554 ~ 9830
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D 9831 ~ 13107
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E 13108 ~ 16383
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RedisCluster架构
一、节点
由多个master主节点组成，各个master都负责去读写，每个master都有各自的slave节点。
二、Gossip协议
多个master节点之间会使用Gossip协议进行通信
1.meet消息
用于通知新节点加入。消息发送者通知接收者加入到当前集群，meet消息通信正常完成后，接收节点会加入到集群中并进行周期性的ping、pong消息交换。
当A meet B以及A meet C之后，B就可以与C做交互了
2.ping消息
集群中交换最频繁的消息，集群内各个节点每秒向多个其他节点发送ping消息，用于检测节点是否在线和交换彼此状态信息。
ping消息发送封装了自身节点和部分其他节点的状态数据。
3.pong消息
当接收到ping、meet消息时，作为响应消息回复给发送方确认消息正常通信。
pong消息内部封装了自身状态数据。
节点也可以向集群内广播自身的pong消息来通知整个集群对自身状态进行更新
4.fail消息
当节点判定集群内另一个节点下线时，会向集群内广播一个fail消息，其他节点接收到fail消息之后把对应节点更新诶下线状态
三、指派槽
需要为RedisCluster指派槽，指定各个master节点的槽范围，让它进行正常的读写
四、复制
每个master节点包含若干个slave节点，形成主从复制的形式，以提高高可用性。
通过各个节点之间相互监控来达到Sentinel的目的
RedisCluster安装
RedisCluster主要配置
| 命令 | 含义 |
|---|---|
| cluster-enabled yes | 节点是否开启集群模式 |
| cluster-node-timeout 15000 | 节点主观下线超时时间，毫秒 |
| cluster-config-file "nodes.conf" | 集群配置文件 |
| cluster-require-full-coverage no | 是否需要所有节点全都可用，集群才能对外服务，此处推荐设置为no |
一、原生命令安装
1.配置开启节点
port : 7000、7001、7002、7003、7004、7005
port ${port}
daemonize yes
dir "/redisDataPath"
dbfilename "dump-${port}.rdb"
logfile "${port}.log"
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-${port}.conf
2.meet
cluster meet ip port
#例如在7000端口上依次执行
cluster meet 127.0.0.1 7001
cluster meet 127.0.0.1 7002
cluster meet 127.0.0.1 7003
cluster meet 127.0.0.1 7004
cluster meet 127.0.0.1 7005
3.指派槽
cluster addslots slot [slot...]
#可以通过编写脚本shell方便实现
#addslot.sh
port=$1
start=$2
end=$3
for slot in `seq ${start} ${end}`
do
echo "slot:${slot}"
redis-cli -p ${port} cluster addslots ${slot}
done
#
./addslot.sh 7000 0 5461
./addslot.sh 7001 5462 10922
./addslot.sh 7002 10922 16383
4.设置主从
#可以在任一节点上执行cluster nodes命令查看所有节点的node_id等信息
redis-cli -p 7000 cluster nodes
#在从节点上执行以下操作表示复制master节点
cluster replicate node-id
#
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7003 cluster replicate ${node-id-7000}
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7004 cluster replicate ${node-id-7001}
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7005 cluster replicate ${node-id-7002}
二、官方工具安装
./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:8000 127.0.0.1:8001
127.0.0.1:8002 127.0.0.1:8003 127.0.0.1:8004 127.0.0.1:8005
# 1 代表每个master有1个slave
# 此时，一共6个节点，每个master有1个slave，即前3个会形成master节点，后3个会形成slave节点
三、原生命令 VS redis-trib.rb
| 优点 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 原生命令 | 易于理解Redis Cluster架构 | 生产环境不使用，太麻烦，容易犯错 |
| redis-trib.rb | 高效，准确 生产环境可以使用 |