Redis Cluster架构优化

Redis Cluster架构优化

在《全面剖析Redis Cluster原理和应用》中，我们已经详细剖析了现阶段Redis Cluster的缺点：

• 无中心化架构
  
  • Gossip消息的开销
  • 不停机升级困难
  • 无法根据统计区分冷热数据
• 客户端的挑战
  
  • Cluster协议支持
  • 连接和路由表的维护开销
  • MultiOp和Pipeline支持有限
• Redis实现问题
  
  • 不能自动发现
  • 不能自动Resharding
  • 无监控管理UI
  • 最终一致性和“脑裂”问题
  • 数据迁移以Key为单位，速度较慢
  • 数据迁移没有保存进度，故障时不能恢复
  • Slave“冷备”，不能缓解读压力

当然之前也说过了：“这与Redis的设计初衷有关，毕竟作者都已经说了，最核心的设计目标就是性能、水平伸缩和可用性”。但综合来看，要想在生产环境中使用Redis Cluster，我们还是有一些工作要做的。本文就从宏观层面上，列举一些架构优化的参考方案。

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1.P2P架构副作用

1.1 Gossip通信开销

Gossip消息的通信开销是P2P分布式系统带来的第一个副作用。有一篇关于Gossip通俗易懂的文章《Life in a Redis Cluster: Meet and Gossip with your neighbors》。Redis为集群操作的消息通信单独开辟一个TCP通道，交换二进制消息：

• PING/PONG：Cluster的心跳，每个结点每秒随机PING几个结点。结点的选择方法是：超过cluster-node-timeout一半的时间还未PING过或未收到PONG的结点，所以这个参数会极大影响集群内部的消息通信量。心跳包除了结点自己的数据外，还包含一些其他结点(集群规模的1/10)的数据，这也是“Gossip流言”的含义。
• MEET/PONG：只有MEET后的受信结点才能加入到上面的PING/PONG通信中。

关于Gossip的问题不可避免，我们只能通过参数调整和优化，在通信效率和开销之间找到一个平衡点。因为笔者还未搭建过大规模的Redis Cluster集群，关于集群的性能和参数调优还不能给出建议，留到积累足够经验再做整理吧。

1.2 不停机升级困难

以Nginx为例，修改配置甚至升级版本都不需要停机，Master会逐一启动新的Worker实例去替代旧的Worker。对于单机版的Redis，我们也可以用类似的方式实现的。但目前不知道Redis Cluster或者其他P2P分布式系统像Cassandra，是否有比较好的方案。

1.3 冷热数据无法区分

由于集群内结点都是对等的，所以像数据热度这种整体的统计数据就无处存放。当内存有限时，要想实现层次化存储，将冷数据Swap到慢存储如磁盘上时，就变得有些棘手了！

解决方法就是计算机界号称万能的“增加中间层”方法。增加一层Proxy，负责做数据统计、Swap甚至L1缓存。关于冷热数据的统计和处理，请参考《微博CacheService架构浅析》

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2.客户端的挑战

Redis Cluster的引入会给客户端带来一些挑战。要么“勇敢面对”，通过引入最新的支持Cluster协议的