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:1orderId:1000 放入实例 1，orderId:1001orderId: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。
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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：
- 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
- 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：
sentinel 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：
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2 | |
sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000 | |
sentinel failover-timeout mymaster 180000 | |
sentinel parallel-syncs mymaster 1 | |
sentinel monitor resque 192.168.1.3 6380 4 | |
sentinel down-after-milliseconds resque 10000 | |
sentinel failover-timeout resque 180000 | |
sentinel 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）&16383 这样的公式，计算出来 key 所对应的槽位。
虽然在节点和 key 二者中又引入了槽的概念，看起来不易理解，实际上因为颗粒度更细了，减少了节点的扩容和收缩难度，相比传统策略还是很有优势。
当然，“槽” 是虚拟的概念，节点自身去维护 “槽” 的关系，并不是要真正下载启动个 “槽服务” 在跑。
# 使用方式
Redis 的各种玩法，都是从配置文件着手，集群也不例外。
cluster-enabled yes | |
cluster-config-file "redis-node.conf" |
关键配置简洁明了，有两步
- 开启集群
- 指定集群配置文件
集群配置文件 (cluster-config-file) 为内部使用，可以不去指定，Redis 会帮助创建一个。启动还是普通的方式 redis-server redis.conf
首先以集群方式启动了 N 台 Redis 实例，这当然还没完事。
接下来的步骤笔者称为 “牵线搭桥分配槽”，听起来还算顺口。
“牵线搭桥分配槽” 的方式也在不断升级，从直接用原始命令来处理，到使用脚本，以及现在的 Redis-cli 官方支持，使用哪种方式都可以。
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 \ | |
127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 \ | |
--cluster-replicas 1 |
上方的命令即是 Redis 官网给出的 redis-cli 的方式用法，一行命令完成 “三主三从” 以及自动分配槽的操作。
这样集群就搭建完成了，当然，使用官方提供的 check 命令检查一下，也是有必要的。
redis-cli --cluster check 127.0.0.1:7001 |
# 更多
- 虽然是对分区良好支持，但也有一些分区的老问题，譬如：如果不在同一个 “槽” 的数据，是没法使用类似 mset 的多键操作。
- 在 select 命令页有提到，集群模式下只能使用一个库，虽然平时一般也是这么用的，但是要了解一下。
- 运维上也要谨慎，俗话说得好，“使用越简单底层越复杂”，启动搭建是很方便，使用时面对带宽消耗，数据倾斜等等具体问题时，还需人工介入，或者研究合适的配置参数。
# 结尾
# 趣谈
在写 “主从” 方案的时候，发现有一个有趣的事情：
笔者开始是记得主从的关键命令是 SLAVEOF ，后来查阅官方的时候，发现命令已经更改为 REPLICAOF ，虽然 SLAVEOF 还能用。
官网的一些描述词汇，有的地方还是 Slave，也有些是用 Replication。
好奇的笔者查了一下相关的资料，并看了些 Redis 作者 antirez 的有关此时博客，发现已经是两年前的事情了。
其实就是 “Slave” 这个变量名给了一些人机会，借此 “喷” 了一波作者，作者也做出了一部分妥协。
有兴趣的盆友可以自己搜搜看，技术外的东西就不做评价了，看个乐呵就行。
笔者的主要目的还是：看官方文档的时候，别让不同的 “词汇” 迷惑了。
