以Redis實(shí)現(xiàn)極致橫向擴(kuò)展

創(chuàng)新互聯(lián)建站是一家專業(yè)提供湯旺企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),專注與做網(wǎng)站、網(wǎng)站建設(shè)、H5高端網(wǎng)站建設(shè)、小程序制作等業(yè)務(wù)。10年已為湯旺眾多企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等服務(wù)。創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)網(wǎng)站制作公司優(yōu)惠進(jìn)行中。

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)不斷壯大，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的要求也越來(lái)越高。在傳統(tǒng)的單機(jī)存儲(chǔ)模式下，難以滿足高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量等特殊需求。因此，分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)成為了目前業(yè)務(wù)場(chǎng)景中的主流選擇。作為其中的明星產(chǎn)品，Redis以其高性能、高可用、簡(jiǎn)單易用等優(yōu)點(diǎn)廣受業(yè)界歡迎。下面我們就以Redis為例，探索如何實(shí)現(xiàn)極致橫向擴(kuò)展。

Redis架構(gòu)

Redis采用主從復(fù)制的架構(gòu)，一臺(tái)主服務(wù)器可以有多臺(tái)從服務(wù)器，主服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫(xiě)操作，從服務(wù)器進(jìn)行讀取操作。主服務(wù)器實(shí)時(shí)將自己的修改操作同步給從服務(wù)器，從服務(wù)器通過(guò)登錄到主服務(wù)器獲取最新的數(shù)據(jù)庫(kù)更新來(lái)完成主從復(fù)制。

在這種架構(gòu)下，主從服務(wù)器形成一個(gè)樹(shù)形結(jié)構(gòu)，下層服務(wù)器完全復(fù)制上層服務(wù)器的內(nèi)容，上層服務(wù)器可以根據(jù)自己的實(shí)際負(fù)載情況來(lái)決定讀操作的路由，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡和橫向擴(kuò)展。

Redis Cluster架構(gòu)

Redis Cluster采用無(wú)中心化的分布式存儲(chǔ)架構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)彼此平等，沒(méi)有主從之分。它可以自動(dòng)分裂和合并槽，可以自動(dòng)恢復(fù)節(jié)點(diǎn)、重定向請(qǐng)求，并提供一致性哈希環(huán)來(lái)定位鍵值對(duì)。

在Redis Cluster中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)保存一些槽口，每個(gè)槽口對(duì)應(yīng)一個(gè)哈希槽。當(dāng)一個(gè)鍵被哈希到一個(gè)槽口時(shí)，其對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)就成為負(fù)責(zé)該槽口的節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也需要負(fù)責(zé)槽口中所有的鍵。

Redis Cluster在后續(xù)版本中還引入了哈希槽自動(dòng)遷移、故障轉(zhuǎn)移和自動(dòng)恢復(fù)等功能，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定和可靠。

集群配置

在Redis Cluster中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要使用自身的IP地址和端口號(hào)進(jìn)行配置，同時(shí)還需要進(jìn)行集群槽口配置。

通常情況下，通過(guò)Redis提供的redis-trib工具進(jìn)行集群配置最為方便。先通過(guò)redis-trib.rb創(chuàng)建集群并將槽口等分，然后再將節(jié)點(diǎn)加入到集群中。具體操作如下：

1.下載redis-trib.rb文件。

`curl -O https://raw.githubusercontent.com/antirez/redis/3.0/src/redis-trib.rb`

2.使用redis-trib.rb創(chuàng)建集群。

`ruby redis-trib.rb create –replicas 1 192.168.1.1:6379 192.168.1.2:6379 192.168.1.3:6379 192.168.1.4:6379 192.168.1.5:6379 192.168.1.6:6379`

3.將節(jié)點(diǎn)添加到集群中。

`ruby redis-trib.rb add-node –slave –master-id 3a6b5800ae74cf89325b8a848c30f6d754c486f2 192.168.1.7:6379 192.168.1.3:6379`

性能測(cè)試

在Redis Cluster中，我們可以通過(guò)redis-benchmark工具進(jìn)行測(cè)試。以下是在單主節(jié)點(diǎn)、三主三從節(jié)點(diǎn)和六主節(jié)點(diǎn)下的性能測(cè)試結(jié)果。

單主節(jié)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果：

`127.0.0.1:6379> cluster info`

cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384

cluster_slots_ok:16384

cluster_slots_pfl:0

cluster_slots_fl:0

cluster_known_nodes:1

cluster_size:1

cluster_current_epoch:6

cluster_my_epoch:1

cluster_stats_messages_sent:29

cluster_stats_messages_received:142

測(cè)試結(jié)果：

# Redis version=5.0.5
# integers
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory 256mb
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lru
OK
127.0.0.1:6379> SET string:1 value
OK
127.0.0.1:6379> SADD set:1 value1 value2 value3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LPUSH list:1 value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET hash:1 field value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD zset:1 1 value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> INCR counter
(integer) 1

# Strings
127.0.0.1:6379> benchmark set 1000000
(integer) 1000000
(58.18s)
# Lists
127.0.0.1:6379> benchmark lpush 1000000
(integer) 1000000
(63.73s)
# Sets
127.0.0.1:6379> benchmark sadd 1000000
(integer) 1000000
(59.53s)
# Hashes
127.0.0.1:6379> benchmark hset 1000000
(integer) 1000000
(76.46s)
# Sorted sets
127.0.0.1:6379> benchmark zadd 1000000
(integer) 1000000
(68.74s)
# Increment
127.0.0.1:6379> benchmark incr 1000000
(integer) 1000000
(38.43s)

三主三從節(jié)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果：

`127.0.0.1:6379> cluster info`

cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384

cluster_slots_ok:16384

cluster_slots_pfl:0

cluster_slots_fl:0

cluster_known_nodes:6

cluster_size:3

cluster_current_epoch:6

cluster_my_epoch:1

cluster_stats_messages_sent:28

cluster_stats_messages_received:141

測(cè)試結(jié)果：

# Redis version=5.0.5
# Integers
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory 256mb
OK
127.0.0.1:6379> CONFIG SET maxmemory-policy allkeys-lru
OK
127.0.0.1:6379> SET string:1 value
OK
127.0.0.1:6379> SADD set:1 value1 value2 value3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LPUSH list:1 value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET hash:1 field value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD zset:1 1 value
(integer) 1
127.0.0.1:6379> INCR counter
(integer) 1

# Strings
127.0.0.1:6379> benchmark set 1000000
(integer) 1000000
(211.70s)
# Lists
127.0.0.1:6379> benchmark lpush 1000000
(integer) 1000000
(410.20s)
# Sets
127.0.0.1:6379> benchmark sadd 1000000
(integer) 1000000
(189.67s)
# Hashes
127.0.0.1:6379> benchmark hset 1000000
(integer) 1000000
(218.07s)
# Sorted sets
127.0.0.1:6379> benchmark zadd 1000000
(integer) 1000000
(225.36s)
# Increment
127.0.0.1:6379> benchmark incr 1000000
(integer) 1000000
(165.99s)

六主節(jié)點(diǎn)測(cè)試結(jié)果：

`127.0.0.1:6379> cluster info`

cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384

cluster_slots_ok:16384

cluster_slots_pfl:0

cluster_slots_fl:0

cluster_known_nodes:6

cluster_size:6

cluster_current_epoch:7

cluster_my_epoch:1

cluster_stats_messages_sent:24

cluster_stats_messages_received:117

測(cè)試結(jié)果：

# Redis version=5.0.5
# Integers
127.

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