和你聊聊如何搭建redis分片集群

摘要：我发现，凡是涉及到大数据存储，好像都得有个横向扩容方案，不管是在应用层实现，还是在数据存储本身实现。Redis作为一个高效的数据缓存，也周到的提供了数据sharding特性，本文就先讲下最基础的东西：什么是redis的sharding以及如何搭建redis cluster，欢迎大家关注我的微信公众号虾米兵法（sammytalk）和我一起讨论。

简单介绍数据分片模型

所谓数据分片，就是将所存储的数据按照一定的规则存储在不同的存储服务/介质上，通过降低单服务/介质的数据量级来提升数据处理效能，从而达到拥有数据处理横向扩容的能力的目的。

这样说貌似有点抽象，我们通过一个例子简单看下。有一个数据主存储器拥来存储每天的订单，随着时间的推移，数据量级不断扩大，因为机器硬件能力有限，必然造成数据存储性能的衰减，如果应用层的容错机制设计不合理，很容易造成整个服务的性能下降。

要解决这个问题，除了加强硬件配置以外，还可以通过增加节点，将数据全集拆分成一个个的小数据集合进行存储的方式来解决。那么拆分以后，数据该如何存储？如何读取？如何迁移数据呢？这里就需要一个数据分布规则方案来支撑。通过这种方式，每个数据节点都可以将数据集保持在一定大小范围，从而保持一定都数据处理效率，而应对数据增长采用增加节点都方式来进行，当然数据分布规则和（数据-节点）的获取方式成为影响效率的关键，如果处理不好，非常可能将耗时集中在节点查找及数据合并处理上。

redis如何实现数据分片

Redis至少存在三个数据分片，每个分片称为master，分片之前的关系为完全图，假设整个cluster有N个节点，那么每个节点都和其他N-1个节点保持连接和心跳，节点之间采用Gossip协议进行通信。通信主要确认节点是否存活、节点的数据版本、投票选择新的master等内容。

Redis的数据如何分布在分片上呢？Redis内部被固定划分为16384个槽（slot），每个数据都会被存储在指定都槽内，当用户put一个key时，redis会调用crc16函数然后与0x3FFF进行&运算确定数据存储的槽位，当数据正确存储后，通过Gossip协议向其他节点广播该数据当位置，所以redis没有中心路由的概念，所有节点都知道数据-节点都路由信息。

既然没有中心路由，客户端在一开获取/更新数据的时候是随机对master节点进行访问，如果数据经过计算是在该节点上，那么存取没有问题，否则会返回一个MOVED异常（slot没有正在移动过程中），客户端需要重新指向正确的节点对数据进行处理，当然客户端最好能缓存数据与节点的对应关系，提升数据访问或者更新速度。

Redis分片对通讯机制东西很多，这里初步介绍一下，详细对在后面的文章中具体介绍。

开始动手搭建redis cluster

在此实战小结里，我将一步步的搭建一个分片集群（如下图），包括3个master节点和3个slave节点（每个master节点有1个slave节点）。

首先准备6台Linux服务器（我安装的是Centos7.2）。

在每台服务器上安装redis服务，具体如下：

#下载redis4.0.8
wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.8.tar.gz#解压安装包
tar xzvf redis-4.0.8.tar.gz#安装GCC
yum -y install gcc#进入redis目录
cd redis-4.0.8#编译redis源码
make MALLOC=libc#安装redis
make install

所有的服务安装好之后，开始修改src文件夹下的配置文件redis.conf,修改如下几项（最小配置）：

#端口分别设置为10000～10005
port10000#开启cluster
cluster-enabled yes#clusetr的配置文件名，保存节点相关的信息#自动创建，内容无需手工修改
cluster-config-file nodes.conf#节点fail的超时时间
cluster-node-timeout3000#开始aof文件持久化
appendonly yes#绑定监听的ip地址，写物理ip地址
bind xx.xx.xx.xx

选择一台机器安装ruby运行环境，因为redis的集群管理工具redis-trib.rb需要ruby运行环境。

gpg --keyserver hkp://keys.gnupg.net --recv-keys409B6B1796C275462A1703113804BB82D39DC0E37D2BAF1CF37B13E2069D6956105BD0E739499BDB

curl -sSL https://get.rvm.io | bash -s stable

以上步骤是安装rvm管理器，安装成功后会有如下提示：

• To start using RVM you need to runsource /etc/profile.d/rvm.sh
  in all your open shell windows, in rare cases you need to reopen all shell windows.

执行提示语句，并安装ruby2.4.2：

source /etc/profile.d/rvm.sh

rvminstall2.4.2

geminstall redis --version3.0.0

启动redis服务

redis-server redis.confg &

创建redis分片集群

随便选择一台服务器，进入redis安装目录的src目录，执行如下命令：

./redis-trib.rbcreate--replicas 1 ip1:port1 ip2:port2

其中ip和port就是redis的ip和端口，–replicas 1表示为每个master生成一个slave节点。

执行后，redis会生成集群创建计划，输入yes，回车，直到看到如下信息，redis集群就创建完毕了。

[OK] All 16384 slots covered.

运行如下命令检查集群状态

./redis-trib.rbcheck ip:port

ip和port为任意一个redis的ip和端口，可以看到输出的集群信息，包括节点的id、地址、负责的槽区范围、主/从节点角色信息。如果是从节点，还会显示主节点的id。

后续

Redis分片集群还有很多东西可以分享，本文初步介绍了下基本概念和基本的安装过程，不过我认为：虽然redis支持分片，但是redis并不保证的数据的完全一致性，所以，在使用redis分片的过程中，请把它当成一个锦上添花的工具，不要过分依赖，设计好强大的应用层的数据保障机制才是王道。本文就到这里，如有错误，欢迎指正。