redis作為一種高效的緩存框架，使用是非常廣泛的，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上，在運(yùn)行時(shí)其將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)存中，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效讀寫(xiě)，并且根據(jù)定制的持久化規(guī)則不同，其會(huì)不定期的將數(shù)據(jù)持久化到硬盤(pán)中。

另外相較于其他的NoSql數(shù)據(jù)庫(kù)，redis提供了非常豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如dict，sds，linkedlist，ziplist，set，quicklist，geometry。在這些存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，redis為用戶(hù)提供了非常豐富的操作選擇，如通過(guò)zskiplist來(lái)達(dá)到對(duì)某種類(lèi)型的數(shù)據(jù)的排序目的，而排序在數(shù)據(jù)庫(kù)中是一個(gè)非常耗時(shí)的操作。

1.redis單例的安裝和使用

redis相對(duì)于其他的緩存框架安裝非常的方便，只需要從https:///download下載后解壓，進(jìn)入redis目錄之后執(zhí)行如下命令即安裝完成：

這里需要注意的是make是gcc中的一個(gè)命令，安裝之前請(qǐng)確保機(jī)器安裝了gcc。redis中所有的命令都在redis安裝目錄中的src子目錄下，其中比較重要的是redis-server，redis-sentinel，redis-cli。

編譯完成之后在src目錄下執(zhí)行./redis-server啟動(dòng)redis（啟動(dòng)后可關(guān)閉該窗口），然后新開(kāi)一個(gè)窗口，在命令行中執(zhí)行./redis-cli即可連接啟動(dòng)的redis服務(wù)。在其中執(zhí)行如下命令即可看到編譯安裝成功了：

這里需要說(shuō)明的是，按照上述方式啟動(dòng)redis，其使用的ip為本機(jī)ip 127.0.0.1，端口為6379，并且其余的配置采用的都是默認(rèn)配置，相關(guān)配置可在redis安裝目錄下的redis.conf文件中查看。如果需要按照指定的配置文件來(lái)啟動(dòng)，可在redis-server后接上配置文件名，如：

另外，上述使用redis-cli連接redis客戶(hù)端時(shí)如果不帶任何參數(shù)，那么其連接的默認(rèn)ip和端口為127.0.0.1:6379。如果需要連接指定ip和端口的客戶(hù)端，可以使用如下方式：

這里-h參數(shù)表示連接的ip，-p則表示連接的端口。配置好redis之后，我們就可以在redis中執(zhí)行相關(guān)命令來(lái)操作數(shù)據(jù)。

2.redis主從模式的配置

redis單例提供了一種數(shù)據(jù)緩存方式和豐富的數(shù)據(jù)操作api，但是將數(shù)據(jù)完全存儲(chǔ)在單個(gè)redis中主要存在兩個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)備份和數(shù)據(jù)體量較大造成的性能降低。這里redis的主從模式為這兩個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)較好的解決方案。

主從模式指的是使用一個(gè)redis實(shí)例作為主機(jī)，其余的實(shí)例作為備份機(jī)。主機(jī)和從機(jī)的數(shù)據(jù)完全一致，主機(jī)支持?jǐn)?shù)據(jù)的寫(xiě)入和讀取等各項(xiàng)操作，而從機(jī)則只支持與主機(jī)數(shù)據(jù)的同步和讀取，也就是說(shuō)，客戶(hù)端可以將數(shù)據(jù)寫(xiě)入到主機(jī)，由主機(jī)自動(dòng)將數(shù)據(jù)的寫(xiě)入操作同步到從機(jī)。

主從模式很好的解決了數(shù)據(jù)備份問(wèn)題，并且由于主從服務(wù)數(shù)據(jù)幾乎是一致的，因而可以將寫(xiě)入數(shù)據(jù)的命令發(fā)送給主機(jī)執(zhí)行，而讀取數(shù)據(jù)的命令發(fā)送給不同的從機(jī)執(zhí)行，從而達(dá)到讀寫(xiě)分離的目的。如下所示主機(jī)redis-A分別有redis-B、redis-C、redis-D、redis-E四個(gè)從機(jī)：

前面第1點(diǎn)中我們已經(jīng)介紹了redis單例的配置方式，而上面我們也介紹了主從模式其實(shí)也是多個(gè)redis實(shí)例組成的，因而redis主從模式的配置可以理解為多個(gè)不同的redis實(shí)例通過(guò)一定的配置告知其相互之間的主從關(guān)系。

而前面已經(jīng)介紹，每個(gè)redis實(shí)例都會(huì)占用一個(gè)本機(jī)的端口號(hào)，主從模式的配置主要的配置點(diǎn)有兩個(gè)：當(dāng)前實(shí)例端口號(hào)和當(dāng)前實(shí)例是主機(jī)還是從機(jī)，是從機(jī)的話(huà)其主機(jī)的ip和端口是什么。一般的redis目錄下的redis.conf保存的是默認(rèn)配置，盡量不要對(duì)其進(jìn)行修改，這里我們復(fù)制三份redis.conf文件，分別命名為6379.conf，6380.conf和6381.conf，如下是端口為6379的主機(jī)的主要配置：

如下是端口為6380和6381的從機(jī)的配置：

可以看到，端口為6380和6381的實(shí)例被配置為端口為6379的實(shí)例的從機(jī)。配置完成后使用redis-server分別執(zhí)行如下命令啟動(dòng)三個(gè)實(shí)例：

啟動(dòng)之后分別開(kāi)啟開(kāi)啟三個(gè)命令行工具分別執(zhí)行以下命令連接redis實(shí)例：

分別在三個(gè)命令行工具中執(zhí)行一個(gè)get命令，獲取鍵名為msg的數(shù)據(jù)，如下所示：

可以看到，在三個(gè)redis實(shí)例中都不存在鍵為msg的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在我們?cè)谥鳈C(jī)6379上設(shè)置一個(gè)鍵為msg的數(shù)據(jù)，如下所示：

可以看到設(shè)置成功了，此時(shí)我們?cè)?380和6381的實(shí)例上執(zhí)行get msg的命令，如下所示：

可以看到，雖然我們只是在6379的實(shí)例上設(shè)置了msg這條數(shù)據(jù)，但是在6380和6381的實(shí)例上也存有了相應(yīng)的數(shù)據(jù)，說(shuō)明我們成功配置了redis的主從模式。另外，如果不在配置文件中指定主從節(jié)點(diǎn)的關(guān)系，也可以在啟動(dòng)相關(guān)redis實(shí)例之后使用slaveof命令來(lái)指定當(dāng)前節(jié)點(diǎn)稱(chēng)為某個(gè)節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，如：

3.redis中sentinel配置

redis主從模式解決了數(shù)據(jù)備份和單例可能存在的性能問(wèn)題，但是其也引入了新的問(wèn)題。由于主從模式配置了三個(gè)redis實(shí)例，并且每個(gè)實(shí)例都使用不同的ip（如果在不同的機(jī)器上）和端口號(hào)，根據(jù)前面所述，主從模式下可以將讀寫(xiě)操作分配給不同的實(shí)例進(jìn)行從而達(dá)到提高系統(tǒng)吞吐量的目的，但也正是因?yàn)檫@種方式造成了使用上的不便，因?yàn)槊總€(gè)客戶(hù)端連接redis實(shí)例的時(shí)候都是指定了ip和端口號(hào)的，如果所連接的redis實(shí)例因?yàn)楣收舷戮€(xiàn)了，而主從模式也沒(méi)有提供一定的手段通知客戶(hù)端另外可連接的客戶(hù)端地址，因而需要手動(dòng)更改客戶(hù)端配置重新連接。另外，主從模式下，如果主節(jié)點(diǎn)由于故障下線(xiàn)了，那么從節(jié)點(diǎn)因?yàn)闆](méi)有主節(jié)點(diǎn)而同步中斷，因而需要人工進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移工作。

為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，在2.8版本之后redis正式提供了sentinel（哨兵）架構(gòu)。關(guān)于sentinel，這里需要說(shuō)明幾個(gè)概念：

每個(gè)sentinel節(jié)點(diǎn)其實(shí)就是一個(gè)redis實(shí)例，與主從節(jié)點(diǎn)不同的是sentinel節(jié)點(diǎn)作用是用于監(jiān)控redis數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)的，而sentinel節(jié)點(diǎn)集合則表示監(jiān)控一組主從redis實(shí)例多個(gè)sentinel監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的集合，比如有主節(jié)點(diǎn)master和從節(jié)點(diǎn)slave-1、slave-2，為了監(jiān)控這三個(gè)主從節(jié)點(diǎn)，這里配置N個(gè)sentinel節(jié)點(diǎn)sentinel-1，sentinel-2，...，sentinel-N。如下圖是sentinel監(jiān)控主從節(jié)點(diǎn)的示例圖：

從圖中可以看出，對(duì)于一組主從節(jié)點(diǎn)，sentinel只是在其外部額外添加的一組用于監(jiān)控作用的redis實(shí)例。在主從節(jié)點(diǎn)和sentinel節(jié)點(diǎn)集合配置好之后，sentinel節(jié)點(diǎn)之間會(huì)相互發(fā)送消息，以檢測(cè)其余sentinel節(jié)點(diǎn)是否正常工作，并且sentinel節(jié)點(diǎn)也會(huì)向主從節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息，以檢測(cè)監(jiān)控的主從節(jié)點(diǎn)是否正常工作。

前面講到，sentinel架構(gòu)的主要作用是解決主從模式下主節(jié)點(diǎn)的故障轉(zhuǎn)移工作的。這里如果主節(jié)點(diǎn)因?yàn)楣收舷戮€(xiàn)，那么某個(gè)sentinel節(jié)點(diǎn)發(fā)送檢測(cè)消息給主節(jié)點(diǎn)時(shí)，如果在指定時(shí)間內(nèi)收不到回復(fù)，那么該sentinel就會(huì)主觀(guān)的判斷該主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)下線(xiàn)，那么其會(huì)發(fā)送消息給其余的sentinel節(jié)點(diǎn)，詢(xún)問(wèn)其是否“認(rèn)為”該主節(jié)點(diǎn)已下線(xiàn)，其余的sentinel收到消息后也會(huì)發(fā)送檢測(cè)消息給主節(jié)點(diǎn)。

如果其認(rèn)為該主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)下線(xiàn)，那么其會(huì)回復(fù)向其詢(xún)問(wèn)的sentinel節(jié)點(diǎn)，告知其也認(rèn)為主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)下線(xiàn)，當(dāng)該sentinel節(jié)點(diǎn)最先收到超過(guò)指定數(shù)目（配置文件中配置的數(shù)目和當(dāng)前sentinel節(jié)點(diǎn)集合數(shù)的一半，這里兩個(gè)數(shù)目的較大值）的sentinel節(jié)點(diǎn)回復(fù)說(shuō)當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)已下線(xiàn)，那么其就會(huì)對(duì)主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移工作，故障轉(zhuǎn)移的基本思路是在從節(jié)點(diǎn)中選取某個(gè)從節(jié)點(diǎn)向其發(fā)送slaveof no one（假設(shè)選取的從節(jié)點(diǎn)為127.0.0.1:6380），使其稱(chēng)為獨(dú)立的節(jié)點(diǎn)（也就是新的主節(jié)點(diǎn)），然后sentinel向其余的從節(jié)點(diǎn)發(fā)送slaveof 127.0.0.1 6380命令使它們重新成為新的主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)。

重新分配之后sentinel節(jié)點(diǎn)集合還會(huì)繼續(xù)監(jiān)控已經(jīng)下線(xiàn)的主節(jié)點(diǎn)（假設(shè)為127.0.0.1:6379），如果其重新上線(xiàn)，那么sentinel會(huì)向其發(fā)送slaveof命令，使其成為新的主機(jī)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，如此故障轉(zhuǎn)移工作完成。

上面我們講到了，每個(gè)sentinel節(jié)點(diǎn)在本質(zhì)上還是一個(gè)redis實(shí)例，只不過(guò)和redis數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)不同的是，其主要作用是監(jiān)控redis數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)。在redis安裝目錄下有個(gè)默認(rèn)的sentinel配置文件sentinel.conf，和配置主從節(jié)點(diǎn)類(lèi)似，這里復(fù)制三個(gè)配置文件：sentinel-26379.conf，sentinel-26380.conf和sentinel-26381.conf。分別按照如下示例編輯這三個(gè)配置文件：

對(duì)于端口為26380和26381的sentinel，其配置和上述類(lèi)似，只需要把相應(yīng)的端口號(hào)修改為對(duì)應(yīng)的端口號(hào)即可。這里注意兩點(diǎn)：

• 每個(gè)sentinel的myid參數(shù)也要進(jìn)行修改，因?yàn)?/span>sentinel之間是通過(guò)該屬性來(lái)唯一區(qū)分其他sentinel節(jié)點(diǎn)的；

• 參數(shù)中sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2這里的端口號(hào)6379是不用更改的，因?yàn)?/span>sentinel是通過(guò)檢測(cè)主節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)得知當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)有哪些的，因而設(shè)置為主節(jié)點(diǎn)的端口號(hào)即可。

配置完成后我們首先啟動(dòng)三個(gè)主從節(jié)點(diǎn)，然后分別使用三個(gè)配置文件使用如下命令啟用sentinel：

由于sentinel節(jié)點(diǎn)也是一個(gè)redis實(shí)例，因而我們可以通過(guò)如下命令使用redis-cli連接sentinel節(jié)點(diǎn)：

連上sentinel節(jié)點(diǎn)之后我們可以通過(guò)如下命令查看sentinel狀態(tài)：

結(jié)果如下：

可以看到，sentinel檢測(cè)到主從節(jié)點(diǎn)總共有三個(gè)，其中一個(gè)主節(jié)點(diǎn)，兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)，并且sentinel節(jié)點(diǎn)總共也有三個(gè)。啟動(dòng)完成之后，我們可以通過(guò)主動(dòng)下線(xiàn)主節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬sentinel的故障轉(zhuǎn)移過(guò)程。首先我們連接上端口為6379的主節(jié)點(diǎn)，使用如下命令查看主從節(jié)點(diǎn)狀態(tài)：

結(jié)果如下：

可以看到，當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)有兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)，端口分別為6380和6381。然后我們對(duì)主節(jié)點(diǎn)執(zhí)行如下命令：

然后我們連接上端口號(hào)為6380的從節(jié)點(diǎn)，并執(zhí)行如下命令：

結(jié)果如下：

可以看到，當(dāng)端口為6379的實(shí)例下線(xiàn)之后，端口為6380的實(shí)例被重新競(jìng)選為新的主節(jié)點(diǎn)，并且端口為6381的實(shí)例被設(shè)置為6380的實(shí)例的從節(jié)點(diǎn)。如果我們此時(shí)重新啟用端口為6379的節(jié)點(diǎn)，然后再查看主從狀態(tài)，結(jié)果如下：

可以看到，端口為6379的redis實(shí)例重新連接后，sentinel節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到其重新連接，那么對(duì)其發(fā)送命令，使其成為新的主節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)。

4.redis集群的配置

redis集群是在redis 3.0版本推出的一個(gè)功能，其有效的解決了redis在分布式方面的需求。當(dāng)遇到單機(jī)內(nèi)存，并發(fā)和流量瓶頸等問(wèn)題時(shí)，可采用Cluster方案達(dá)到負(fù)載均衡的目的。并且從另一方面講，redis中sentinel有效的解決了故障轉(zhuǎn)移的問(wèn)題，也解決了主節(jié)點(diǎn)下線(xiàn)客戶(hù)端無(wú)法識(shí)別新的可用節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，但是如果是從節(jié)點(diǎn)下線(xiàn)了，sentinel是不會(huì)對(duì)其進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移的，并且連接從節(jié)點(diǎn)的客戶(hù)端也無(wú)法獲取到新的可用從節(jié)點(diǎn)，而這些問(wèn)題在Cluster中都得到了有效的解決。

redis集群中數(shù)據(jù)是和槽（slot）掛鉤的，其總共定義了16384個(gè)槽，所有的數(shù)據(jù)根據(jù)一致哈希算法會(huì)被映射到這16384個(gè)槽中的某個(gè)槽中；另一方面，這16384個(gè)槽是按照設(shè)置被分配到不同的redis節(jié)點(diǎn)上的。

比如啟動(dòng)了三個(gè)redis實(shí)例：cluster-A，cluster-B和cluster-C，這里將0-5460號(hào)槽分配給cluster-A，將5461-10922號(hào)槽分配給cluster-B，將10923-16383號(hào)槽分配給cluster-C（總共有16384個(gè)槽，但是其標(biāo)號(hào)類(lèi)似數(shù)組下標(biāo)，是從0到16383）。也就是說(shuō)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)只和槽有關(guān)，并且槽的數(shù)量是一定的，由于一致hash算法是一定的，因而將這16384個(gè)槽分配給無(wú)論多少個(gè)redis實(shí)例，對(duì)于確認(rèn)的數(shù)據(jù)其都將被分配到確定的槽位上。redis集群通過(guò)這種方式來(lái)達(dá)到redis的高效和高可用性目的。

這里需要進(jìn)行說(shuō)明的一點(diǎn)是，一致哈希算法根據(jù)數(shù)據(jù)的key值計(jì)算映射位置時(shí)和所使用的節(jié)點(diǎn)數(shù)量有非常大的關(guān)系。一致哈希分區(qū)的實(shí)現(xiàn)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，這些token構(gòu)成一個(gè)哈希環(huán)，數(shù)據(jù)讀寫(xiě)執(zhí)行節(jié)點(diǎn)查找操作時(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hash值的token節(jié)點(diǎn)，需要操作的數(shù)據(jù)就保存在該節(jié)點(diǎn)上。通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)，一致哈希分區(qū)存在如下問(wèn)題：

• 加減節(jié)點(diǎn)會(huì)造成哈希環(huán)中部分?jǐn)?shù)據(jù)無(wú)法命中，需要手動(dòng)處理或忽略這部分?jǐn)?shù)據(jù)；

• 當(dāng)使用少量節(jié)點(diǎn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)變化將大范圍影響環(huán)中數(shù)據(jù)映射，因此這種方式不適合少量節(jié)點(diǎn)的分布式方案；

• 普通的一致性哈希分區(qū)在增減節(jié)點(diǎn)時(shí)需要增加一倍或減去一半節(jié)點(diǎn)才能保證數(shù)據(jù)和負(fù)載的平衡。

正是由于一致哈希分區(qū)的這些問(wèn)題，redis使用了虛擬槽來(lái)處理分區(qū)時(shí)節(jié)點(diǎn)變化的問(wèn)題，也即將所有的數(shù)據(jù)映射到16384個(gè)虛擬槽位上，當(dāng)redis節(jié)點(diǎn)變化時(shí)數(shù)據(jù)映射的槽位將不會(huì)變化，并且這也是redis進(jìn)行節(jié)點(diǎn)擴(kuò)張的基礎(chǔ)。

對(duì)于redis集群的配置，首先將redis安裝目錄下的redis.conf文件復(fù)制六份，分別取名為：cluster-6379.conf、cluster-6380.conf、cluster-6381.conf、cluster-6382.conf、cluster-6383.conf、cluster-6384.conf。對(duì)于一個(gè)高可用的集群方案，集群每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將為其分配一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，以防止數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)因?yàn)楣收舷戮€(xiàn)，這里使用六份配置文件定義六個(gè)redis實(shí)例，其中三個(gè)作為主節(jié)點(diǎn)，剩余三個(gè)分別作為其從節(jié)點(diǎn)。對(duì)于這六份配置文件，以其中一份為例，以下是其需要修改的參數(shù)：

對(duì)于其余的配置文件，只需要將其中對(duì)應(yīng)項(xiàng)的端口號(hào)和帶有端口號(hào)的文件名修改為當(dāng)前要指定的端口號(hào)和端口號(hào)的文件名即可。配置文件配置好之后使用如下命令啟動(dòng)集群中的每個(gè)實(shí)例：

仔細(xì)閱讀上述配置文件可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前配置和啟動(dòng)過(guò)程中并沒(méi)有指定這六個(gè)實(shí)例的主從關(guān)系，也沒(méi)有對(duì)16384個(gè)槽位進(jìn)行分配。因而我們還需要進(jìn)行進(jìn)一步的配置，槽位的分配和主從關(guān)系的設(shè)定有兩種方式進(jìn)行，一種是使用redis-cli連接到集群節(jié)點(diǎn)上后使用cluster meet命令連接其他的節(jié)點(diǎn)，如我們首先執(zhí)行如下命令連接到6379端口的節(jié)點(diǎn)：

連接上后使用cluster meet命令分別連接其余節(jié)點(diǎn)：

連接好后可以使用cluster nodes命令查看當(dāng)前集群狀態(tài)：

可以看到配置的六個(gè)節(jié)點(diǎn)都已經(jīng)加入到了集群中，但是其現(xiàn)在還不能使用，因?yàn)檫€沒(méi)有將16384個(gè)槽分配到集群節(jié)點(diǎn)中。虛擬槽的分配可以使用redis-cli分別連接到6379，6380和6381端口的節(jié)點(diǎn)中，然后分別執(zhí)行如下命令：

添加完槽位后可使用cluster info命令查看當(dāng)前集群狀態(tài)：

這里我們將16384個(gè)虛擬槽位分配給了三個(gè)節(jié)點(diǎn)，而剩余的三個(gè)節(jié)點(diǎn)我們通過(guò)如下命令將其配置為這三個(gè)節(jié)點(diǎn)的從節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到高可用的目的：

如此，所有的集群節(jié)點(diǎn)都配置完畢，并且處于可用狀態(tài)。這里可以使用cluster nodes命令查看當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)：

我們使用redis-cli使用如下命令連接集群：

注意連接集群模式的redis實(shí)例時(shí)需要加上參數(shù)-c，表示連接的是集群模式的實(shí)例。連接上后執(zhí)行get命令：

可以看到，在6380端口的實(shí)例上執(zhí)行get命令時(shí)，其首先會(huì)為當(dāng)前的鍵通過(guò)一致哈希算法計(jì)算其所在的槽位，并且判斷該槽位不在當(dāng)前redis實(shí)例中，因而重定向到目標(biāo)實(shí)例上執(zhí)行該命令，最后發(fā)現(xiàn)沒(méi)有該鍵對(duì)應(yīng)的值，因而返回了一個(gè)（nil）。