【redis】7、redis用法总结

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

一、redis优点

1. Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
2. Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
3. Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。
4. 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
5. 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
6. 原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
7. 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

 二、redis集群

1、Redis 集群使用数据分片（sharding）而非一致性哈希（consistency hashing）来实现： 一个 Redis 集群包含 16384 个哈希槽（hash slot）， 数据库中的每个键都属于这 16384 个哈希槽的其中一个， 集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽，         其中 CRC16(key) 语句用于计算键 key 的 CRC16 校验和 。集群的每个节点采用主从复制来保证高可用，数据分片实现负载均衡

2、Redis 集群的键空间被分割为 16384 个槽（slot）， 集群的最大节点数量也是 16384 个。推荐的最大节点数量为 1000 个左右。一个主节点可以有任意多个从节点， 这些从节点用于在主节点发生网络断线或者节点失效时， 对主节点进行替换。

3、Redis 集群中的节点有以下责任：

• 持有键值对数据。
• 记录集群的状态，包括键到正确节点的映射（mapping keys to right nodes）。
• 自动发现其他节点，识别工作不正常的节点，并在有需要时，在从节点中选举出新的主节点。

3、为了执行以上列出的任务， 集群中的每个节点都与其他节点建立起了“集群连接（cluster bus）”， 该连接是一个 TCP 连接， 使用二进制协议进行通讯。节点之间使用 Gossip 协议 来进行工作

4、Redis 集群不像单机 Redis 那样支持多数据库功能， 集群只使用默认的 0 号数据库， 并且不能使用 select命令。

5、集群在线重配置（live reconfiguration）。Redis 集群支持在集群运行的过程中添加或者移除节点。

      实际上， 节点的添加操作和节点的删除操作可以抽象成同一个操作， 那就是， 将哈希槽从一个节点移动到另一个节点：

• 添加一个新节点到集群， 等于将其他已存在节点的槽移动到一个空白的新节点里面。
• 从集群中移除一个节点， 等于将被移除节点的所有槽移动到集群的其他节点上面去。

6、节点失效检测

      以下是节点失效检查的实现方法：

• 当一个节点向另一个节点发送 PING 命令， 但是目标节点未能在给定的时限内返回 PING 命令的回复时， 那么发送命令的节点会将目标节点标记为 PFAIL （possible failure，可能已失效）。

  等待 PING 命令回复的时限称为“节点超时时限（node timeout）”， 是一个节点选项（node-wise setting）。

• 每次当节点对其他节点发送 PING 命令的时候， 它都会随机地广播三个它所知道的节点的信息， 这些信息里面的其中一项就是说明节点是否已经被标记为 PFAIL 或者 FAIL 。

• 当节点接收到其他节点发来的信息时， 它会记下那些被其他节点标记为失效的节点。 这称为失效报告（failure report）。

• 如果节点已经将某个节点标记为 PFAIL ， 并且根据节点所收到的失效报告显式， 集群中的大部分其他主节点也认为那个节点进入了失效状态， 那么节点会将那个失效节点的状态标记为 FAIL 。

• 一旦某个节点被标记为 FAIL ， 关于这个节点已失效的信息就会被广播到整个集群， 所有接收到这条信息的节点都会将失效节点标记为 FAIL 。

　　简单来说， 一个节点要将另一个节点标记为失效， 必须先询问其他节点的意见， 并且得到大部分主节点的同意才行。

　　因为过期的失效报告会被移除， 所以主节点要将某个节点标记为 FAIL 的话， 必须以最近接收到的失效报告作为根据。

　　在以下两种情况中， 节点的 FAIL 状态会被移除：

• 如果被标记为 FAIL 的是从节点， 那么当这个节点重新上线时， FAIL 标记就会被移除。

  保持（retaning）从节点的 FAIL 状态是没有意义的， 因为它不处理任何槽， 一个从节点是否处于 FAIL 状态， 决定了这个从节点在有需要时能否被提升为主节点。

• 如果一个主节点被打上 FAIL 标记之后， 经过了节点超时时限的四倍时间， 再加上十秒钟之后， 针对这个主节点的槽的故障转移操作仍未完成， 并且这个主节点已经重新上线的话， 那么移除对这个节点的 FAIL 标记。

　　在第二种情况中， 如果故障转移未能顺利完成， 并且主节点重新上线， 那么集群就继续使用原来的主节点， 从而免去管理员介入的必要。

7、从节点选举

一旦某个主节点进入 FAIL 状态， 如果这个主节点有一个或多个从节点存在， 那么其中一个从节点会被升级为新的主节点， 而其他从节点则会开始对这个新的主节点进行复制。

新的主节点由已下线主节点属下的所有从节点中自行选举产生， 以下是选举的条件：

• 这个节点是已下线主节点的从节点。
• 已下线主节点负责处理的槽数量非空。
• 从节点的数据被认为是可靠的， 也即是， 主从节点之间的复制连接（replication link）的断线时长不能超过节点超时时限（node timeout）乘以 REDIS_CLUSTER_SLAVE_VALIDITY_MULT 常量得出的积。

如果一个从节点满足了以上的所有条件， 那么这个从节点将向集群中的其他主节点发送授权请求， 询问它们， 是否允许自己（从节点）升级为新的主节点。

如果发送授权请求的从节点满足以下属性， 那么主节点将向从节点返回 FAILOVER_AUTH_GRANTED 授权， 同意从节点的升级要求：

• 发送授权请求的是一个从节点， 并且它所属的主节点处于 FAIL 状态。
• 在已下线主节点的所有从节点中， 这个从节点的节点 ID 在排序中是最小的。
• 这个从节点处于正常的运行状态： 它没有被标记为 FAIL 状态， 也没有被标记为 PFAIL 状态。

一旦某个从节点在给定的时限内得到大部分主节点的授权， 它就会开始执行以下故障转移操作：

• 通过 PONG 数据包（packet）告知其他节点， 这个节点现在是主节点了。
• 通过 PONG 数据包告知其他节点， 这个节点是一个已升级的从节点（promoted slave）。
• 接管（claiming）所有由已下线主节点负责处理的哈希槽。
• 显式地向所有节点广播一个 PONG 数据包， 加速其他节点识别这个节点的进度， 而不是等待定时的 PING / PONG 数据包。

所有其他节点都会根据新的主节点对配置进行相应的更新，特别地：

• 所有被新的主节点接管的槽会被更新。
• 已下线主节点的所有从节点会察觉到 PROMOTED 标志， 并开始对新的主节点进行复制。
• 如果已下线的主节点重新回到上线状态， 那么它会察觉到 PROMOTED 标志， 并将自身调整为现任主节点的从节点。

在集群的生命周期中， 如果一个带有 PROMOTED 标识的主节点因为某些原因转变成了从节点， 那么该节点将丢失它所带有的 PROMOTED 标识。

三、Redis过期键删除策略

Redis key过期的方式有三种：

• 被动删除：当读/写一个已经过期的key时，会触发惰性删除策略，直接删除掉这个过期key
• 主动删除：由于惰性删除策略无法保证冷数据被及时删掉，所以Redis会定期主动淘汰一批已过期的key
• 当前已用内存超过maxmemory限定时，触发主动清理策略

四、主从复制

主从复制：主节点负责写数据，从节点负责读数据，主节点定期把数据同步到从节点保证数据的一致性

同步使用的是发布/订阅机制

过程分“全量”与“部分”复制
全量复制：一般用于初次复制场景（第一次建立SLAVE后全量）
部分复制：网络出现问题，从节点再次连接主节点时，主节点补发缺少的数据，每次数据增量同步
心跳：主从有长连接心跳，主节点默认每10S向从节点发ping命令，repl-ping-slave-period控制发送频率

哨兵的定时监控任务

参考：

http://doc.redisfans.com/topic/cluster-spec.html

http://doc.redisfans.com/topic/cluster-tutorial.html

http://doc.redisfans.com/topic/replication.html