redis (2) 一文读懂redis的四种模式 客户端分析 以go-redis为例

单实例(Standalone)

概括

• 最简单的部署方式，单个redis实例，所有数据存储到单个redis实例中

1. 优势：部署简单。性能最高，单点写入，无数据一致性问题，无网络开销，延迟最低，调试和监控也相对简单
2. 劣势：单点故障，无法扩展
3. 适用于开发测试或者小规模的应用

介绍

• 单点redis的读速度是110000次/s，写速度大概是80000多次/s

主从(Master-Slave)

概括

• 一主多从，读写分离

1. 优势：提高读性能，数据备份
2. 劣势：手动故障转移、写入单点
3. 适用于读多写少的场景

介绍

• 这种模式下，如果主节点挂了，从节点晋升为主节点，客户端访问redis实例的连接地址需要修改。由此引入了哨兵模式
  

哨兵(Sentinel)

概括

• 主从基础上增加哨兵节点

1. 优势：自动故障转移，服务发现
2. 功能：监控、通知、自动切换、配置提供
3. 适用于需要高可用的中型项目

介绍

• 哨兵集群不存储数据，只负责监控数据面实例和建立连接，哨兵节点会不停的确认下面的数据面节点是否正常(PING)，这样相当于加了一层，可以实现故障转移
  

集群(Cluster)

概括

• Redis官方分布式方案

1. 特性：16384个哈希槽分片、水平扩展
2. 优势：自动分片、故障转移、线性扩展
3. 适用于大规模、高并发场景

介绍

• redis集群的键空间被分成16384个哈希槽，key经过CRC16算法模16384，得到实际存储的槽位置，在映射到具体的集群节点

为什么是16384？

1. 这个数是$2^{14}$，2的幂次，方便进行位运算和分片计算
2. 大小适中，既不会太少导致分片粒度太粗，也不会太多导致元数据开销过大
3. 对于大型集群(100+节点)，仍然能提供良好的分片粒度
4. 16384bits = 2048 bytes = 2KB，集群节点间交换的槽位信息只有2KB，网络开销小
5. // Redis源码中的注释(CRC16的输出是16位结果，使用低14位正好对应16384)
   /* We have 16384 hash slots. The hash slot of a given key is obtained
   /* as the least significant 14 bits of the crc16 of the key. */

为什么是CRC16？

1. 计算速度快，现代CPU有专门的CRC指令
2. 分布均匀
3. 冲突概率适中

• 读分配给slave节点，写分配给master节点，读写分离增加了并发能力
  
• 水平扩容的场景中，哈希槽会重新计算，并将旧的数据迁移到新节点的哈希槽上

go-redis

• 在go语言中，可以使用go-redis来集成redis客户端

go get github.com/redis/go-redis/v9

• 使用也非常简单，建议使用NewUniversalClient来创建一个客户端，它会根据配置来选择合适的创建出来的客户端实例，如单机模式、集群模式等

// NewUniversalClient returns a new multi client. The type of the returned client depends
// on the following conditions:
//
//  1. If the MasterName option is specified with RouteByLatency, RouteRandomly or IsClusterMode,
//     a FailoverClusterClient is returned.
//  2. If the MasterName option is specified without RouteByLatency, RouteRandomly or IsClusterMode,
//     a sentinel-backed FailoverClient is returned.
//  3. If the number of Addrs is two or more, or IsClusterMode option is specified,
//     a ClusterClient is returned.
//  4. Otherwise, a single-node Client is returned.
func NewUniversalClient(opts *UniversalOptions) UniversalClient {
	if opts == nil {
		panic("redis: NewUniversalClient nil options")
	}

	switch {
	case opts.MasterName != "" && (opts.RouteByLatency || opts.RouteRandomly || opts.IsClusterMode):
		return NewFailoverClusterClient(opts.Failover())
	case opts.MasterName != "":
		return NewFailoverClient(opts.Failover())
	case len(opts.Addrs) > 1 || opts.IsClusterMode:
		return NewClusterClient(opts.Cluster())
	default:
		return NewClient(opts.Simple())
	}
}