最通俗易懂的 Redis 架构模式详解

最通俗易懂的 Redis 架构模式详解

前言

  

  话说有一名意大利程序员,在 2004 年到 2006 年间主要做嵌入式工作,之后接触了 Web,2007 年和朋友共同创建了一个网站,并为了解决这个网站的负载问题(为了避免 MySQL 的低性能),于是亲自定做一个数据库,并于 2009 年开发完成,这个就是 Redis。这个意大利程序员就是 Salvatore Sanfilippo 江湖人称 Redis 之父,大家更习惯称呼他 Antirez。

  

最通俗易懂的 Redis 架构模式详解

  

  Redis 技术越来越火爆,其超高的性能,简洁轻量的设计,易上手,分布式架构的支持,在缓存等领域出色的表现造就了它现在的地位。

  官方的 Benchmark 数据:测试完成了 50 个并发执行 10W 个请求。设置和获取的值是一个 256 字节字符串。

  结果:写的速度是 110000次/s,读的速度是 81000次/s。值得注意的是,该测试结果还是早些年旧机器上的测试结果。如果与今天的机器设备相比,预估可能是以下结果的两倍。

$ redis-benchmark -n 100000 ====== SET ====== 100007 requests completed in 0.88 seconds 50 parallel clients 3 bytes payload keep alive: 1 58.50% <= 0 milliseconds 99.17% <= 1 milliseconds 99.58% <= 2 milliseconds 99.85% <= 3 milliseconds 99.90% <= 6 milliseconds 100.00% <= 9 milliseconds 114293.71 requests per second ====== GET ====== 100000 requests completed in 1.23 seconds 50 parallel clients 3 bytes payload keep alive: 1 43.12% <= 0 milliseconds 96.82% <= 1 milliseconds 98.62% <= 2 milliseconds 100.00% <= 3 milliseconds 81234.77 requests per second

  为了满足开发市场需求,Redis 支持单机主从哨兵集群多种架构模式,本文带大家详细讲解这几种架构模式的区别。

  

单机模式

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  单机模式顾名思义就是安装一个 Redis,启动起来,业务调用即可。例如一些简单的应用,并非必须保证高可用的情况下可以使用该模式。

  

优点

  

部署简单;

成本低,无备用节点;

高性能,单机不需要同步数据,数据天然一致性。

  

缺点

  

可靠性保证不是很好,单节点有宕机的风险。

单机高性能受限于 CPU 的处理能力,Redis 是单线程的。

  

  单机 Redis 能够承载的 QPS(每秒查询速率)大概在几万左右。取决于业务操作的复杂性,Lua 脚本复杂性就极高。假如是简单的 key value 查询那性能就会很高。

  假设上千万、上亿用户同时访问 Redis,QPS 达到 10 万+。这些请求过来,单机 Redis 直接就挂了。系统的瓶颈就出现在 Redis 单机问题上,此时我们可以通过主从复制解决该问题,实现系统的高并发。

  

主从复制

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  Redis 的复制(Replication)功能允许用户根据一个 Redis 服务器来创建任意多个该服务器的复制品,其中被复制的服务器为主服务器(Master),而通过复制创建出来的复制品则为从服务器(Slave)。 只要主从服务器之间的网络连接正常,主服务器就会将写入自己的数据同步更新给从服务器,从而保证主从服务器的数据相同。

  数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点,简单理解就是从节点只支持读操作,不允许写操作。主要是读高并发的场景下用主从架构。主从模式需要考虑的问题是:当 Master 节点宕机,需要选举产生一个新的 Master 节点,从而保证服务的高可用性。

  

优点

  

Master/Slave 角色方便水平扩展,QPS 增加,增加 Slave 即可;

降低 Master 读压力,转交给 Slave 节点;

主节点宕机,从节点作为主节点的备份可以随时顶上继续提供服务;

  

缺点

  

可靠性保证不是很好,主节点故障便无法提供写入服务;

没有解决主节点写的压力;

数据冗余(为了高并发、高可用和高性能,一般是允许有冗余存在的);

一旦主节点宕机,从节点晋升成主节点,需要修改应用方的主节点地址,还需要命令所有从节点去复制新的主节点,整个过程需要人工干预;

主节点的写能力受到单机的限制;

主节点的存储能力受到单机的限制。

  

哨兵模式

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