| 前言

Redis大家都不陌生，就算是没用过，也都听说过了。

作为最广泛使用的KV内存数据库之一，在当今的大流量时代，单机模式略显单薄，免不了要有一些拓展的方案。

笔者下文会对各种方案进行介绍，并且给出场景，实现 等等概述，还会提到一些新手常见的误区。

| 正文

先从基础的拓展方式开始，这样更便于理解较高级的模式。

ps: 本文背景是以笔者落笔时官网最新稳定版5.0.8为准，虽然还没写完就变成了6.0.1。

分区

> 概述

分区(Partitioning)是一种最为简单的拓展方式。

在我们面临单机的存储空间瓶颈时，第一点就能想到像传统的关系型数据库一样，进行数据分区。

或者假设手中有N台机器可以作为Redis服务器，所有机器内存总和有256G, 而客户端正好也需要一个大内存的存储空间。

我们除了可以把内存条都拆下来焊到一个机器上，也可以选择分区使用，这样又拓展了计算能力。

单指分区来讲，即将全部数据分散在多个Redis实例中，每个实例不需要关联，可以是完全独立的。

> 使用方式

• 客户端处理
  和传统的数据库分库分表一样，可以从key入手，先进行计算，找到对应数据存储的实例在进行操作。范围角度，比如orderId:1~orderId:1000放入实例1，orderId:1001~orderId:2000放入实例2。
  哈希计算，就像我们的hashmap一样，用hash函数加上位运算或者取模，高级玩法还有一致性Hash等操作，找到对应的实例进行操作

• 使用代理中间件
  我们可以开发独立的代理中间件，屏蔽掉处理数据分片的逻辑，独立运行。
  当然也有他人已经造好的轮子，Redis也有优秀的代理中间件，譬如Twemproxy，或者codis，可以结合场景选择是否使用。

> 缺点

• 无缘多key操作，key都不一定在一个实例上，那么多key操作或者多key事务自然是不支持。

• 维护成本，由于每个实例在物理和逻辑上，都属于单独的一个节点，缺乏统一管理。

• 灵活性有限，范围分片还好，比如hash MOD这种方式，如果想动态调整Redis实例的数量，就要考虑大量数据迁移，这就非常麻烦了。

同为开发者，深知我们虽然总能“曲线救国”的完成一些当前环境不支持的功能，但是总归要麻烦一些。

主从

> 概述数据迁移

常说的主从(Master-Slave)，也就是复制(Replication)方式，怎么称呼都可以。

同上面的分区一样，也是Redis高可用架构的基础，新手可能会误以为这类基础模式即是“高可用”，这并不是十分正确的。

分区暂时能解决单点无法容纳的数据量问题，但是一个Key还是只在一个实例上，在大流量时代显得不那么可靠。

主从就是另一个纬度的拓展，节点将数据同步到从节点，就像将实例“分身”了一样，可靠性又提高了不少。

图画的有些夸张了，主要还是想体现结构灵活，是一主一从，还是一主多从，还是一主多从多从... 看你心情

有了“实例分身”，自然就可以做读写分离，将读流量均摊在各个从节点。

> 使用方式

高手云集的时代，聊天软件难免要备上这么一张表情包。

这表情包和使用方式有什么关系呢？首先看看使用方式：

1. 作为主节点的Redis实例，并不要求配置任何参数，只需要正常启动
2. 作为从节点的实例，使用配置文件或命令方式REPLICAOF 主节点Host 主节点port即可完成主从配置

是不是和表情包一样，“dalao”没动，我去“抱大腿”。

这样一个主从最小配置就完成了，主从实例即可对外提供服务。

命令里的“主节点”是相对的，slave也可以抱slave大腿，也就是上文提到的结构灵活。

> 缺点

• slave节点都是只读的，如果写流量大的场景，就有些力不从心了。
  那我把slave节点只读关掉不就行了？当然不行，数据复制是由主到从，从节点独有数据同步不到主节点，数据就不一致了。

• 故障转移不友好，主节点挂掉后，写处理就无处安放，需要手工的设定新的主节点，如使用REPLICAOF no one(谁大腿我都不抱了) 晋升为主节点，再梳理其他slave节点的新主配置，相对来说比较麻烦。

哨兵

> 概述

主从的手工故障转移，肯定让人很难接受，自然就出现了高可用方案-哨兵（Sentinel）。我们可以在主从架构不变的场景，直接加入Redis Sentinel，对节点进行监控，来完成自动的故障发现与转移。并且还能够充当配置提供者，提供主节点的信息，就算发生了故障转移，也能提供正确的地址。哨兵本身也是Redis实例的一种，但不作为数据存储方使用，启动命令也是不一样的。

虽然图有些复杂，看起来像要召唤光能使者。

其实实际使用起来是很便捷的。

> 使用方式

Sentinel的最小配置，一行即可：

1sentinel monitor <主节点别名> <主节点host> <主节点端口> <票数>
只需要配置master即可，然后用redis-sentinel <配置文件> 命令即可启用。
Redis官网提到的“最小配置”是如下所示，除了上面提到的一行，还有其它的一些配置：

1sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
2sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000
3sentinel failover-timeout mymaster 180000
4sentinel parallel-syncs mymaster 1
5
6sentinel monitor resque 192.168.1.3 6380 4
7sentinel down-after-milliseconds resque 10000
8sentinel failover-timeout resque 180000
9sentinel parallel-syncs resque 5
这是因为官网加了一个修饰词，是“典型的最小配置”，把重要参数和多主的例子都写出来了，照顾大家CV大法的时候，不要忘记重要参数，其实都是有默认值的。

正如该例所示，设置主节点别名就是为了监控多主的时候，与其额外配置项能够与其对应, 以及sentinel一些命令，如SENTINEL get-master-addr-by-name就要用到别名了。哨兵数量建议在三个以上且为奇数，在Redis官网也提到了各种情况的“布阵”方式，非常值得参考。

> 更多

既然是高可用方案，并非有严格意义上的“缺点”，还需配合使用场景进行考量。

• 故障转移期间短暂的不可用，但其实官网的例子也给出了parallel-syncs参数来指定并行的同步实例数量，以免全部实例都在同步出现整体不可用的情况，相对来说要比手工的故障转移更加方便。
• 分区逻辑需要自定义处理，虽然解决了主从下的高可用问题，但是Sentinel并没有提供分区解决方案，还需开发者考虑如何建设。
• 既然是还是主从，如果异常的写流量搞垮了主节点，那么自动的“故障转移”会不会变成自动“灾难传递”，即slave提升为Master之后挂掉，又进行提升又被挂掉。

      不过最后这点也是笔者猜测，并没有听说过出现这种案例，可不必深究。

集群

> 概述

Redis Cluster是官方在3.0版本后推出的分布式方案。

对开发者而言，“官方支持”一词是大概率非常美好的，小到issue，大到feature。自定义去解决问题，成本总是要高一些。

有了官方的正式集群方案，从请求路由、故障转移、弹性伸缩几个纬度的使用上，将更为容易。

Cluster不同于哨兵，是支持分区的。有说法Cluster是哨兵的升级，这是不严谨的。

二者纬度不一样，如果因为Cluster也有故障转移的功能，就说它是哨兵的升级款，略显牵强。

Cluster在分区管理上，使用了“哈希槽”(hash slot)这么一个概念，一共有16384个槽位，每个实例负责一部分槽，通过CRC16（key）