Azure Redis Cache (5) Redis Cache Cluster集群模式

本文深入解析RedisCluster架构,包括无中心节点的互联机制、客户端直连特性、哈希槽分配策略及数据移动过程。适用于理解分布式Redis的工作原理。

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  Redis Cluster 3.0之后的版本,已经支持Redis Cluster集群模式,Redis Cluster采用无中心架构,每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。其redis-cluster架构图如下

  

 

  架构特点:

  1.所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽

  2.节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效

  3.客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可

  4.redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上(不一定是平均分配),cluster 负责维护node<->slot<->value

  5.Redis集群预分好16384个桶,当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时,根据 CRC16(key) mod 16384的值,决定将一个key放到哪个桶中

 

  Redis Cluster集群节点分配:

  假设我们的Redis Cluster有三个节点,分别是A,B和C,它们可以是一台机器上的三个端口,也可以是三台不同的服务器。那么,采用哈希槽 (hash slot)的方式来分配16384个slot 的话,它们三个节点分别承担的slot 区间是:

  节点A覆盖:0-5460

  节点B覆盖:5461-10922

  节点C覆盖:10923-16383

 

  插入数据:

  如果插入一个值,按照Redis Cache Cluster的哈希槽的算法: CRC16('key')%16384 = 6782。 就会把这个key 的存储分配到 B 上了。同样,当我连接(A,B,C)任何一个节点想获取'key'这个key时,也会这样的算法,然后内部跳转到B节点上获取数据   

 

  新增一个主节点:

  新增一个节点D,redis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot到D上,我会在接下来的实践中实验。大致就会变成这样:

  节点A覆盖:1365-5460

  节点B覆盖:6827-10922

  节点C覆盖:12288-16383

  节点D覆盖:0-1364,5461-6826,10923-12287

  同样删除一个节点也是类似,移动完成后就可以删除这个节点了

 

  所以我们在设置Redis Cache集群的Scale Out,需要小心处理,因为数据会产生移动,消耗大量的IO

 

在Spring Boot项目中添加Azure Redis Cache依赖,可以通过以下几个步骤实现: 1. **添加Maven依赖**: 在你的`pom.xml`文件中添加以下依赖,用于集成Spring Data RedisAzure Redis Cache。 ```xml <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>com.microsoft.azure</groupId> <artifactId>azure-spring-boot-starter</artifactId> <version>2.3.0</version> </dependency> ``` 2. **配置application.properties或application.yml**: 在你的Spring Boot项目的配置文件中添加Redis缓存的配置信息。例如,使用`application.properties`文件进行配置: ```properties spring.redis.host=<your-azure-redis-cache-name>.redis.cache.windows.net spring.redis.port=6380 spring.redis.password=<your-access-key> ``` 或者使用`application.yml`文件进行配置: ```yaml spring: redis: host: <your-azure-redis-cache-name>.redis.cache.windows.net port: 6380 password: <your-access-key> ``` 3. **创建Redis配置类**: 如果你需要自定义Redis配置,可以创建一个配置类。例如: ```java import org.springframework.context.annotation.Bean; import org.springframework.context.annotation.Configuration; import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceConnectionFactory; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer; @Configuration public class RedisConfig { @Bean public LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory() { return new LettuceConnectionFactory(); } @Bean public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate() { RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>(); template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory()); template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer()); template.setValueSerializer(new StringRedisSerializer()); return template; } } ``` 4. **使用RedisTemplate进行操作**: 在你的服务或控制器中注入`RedisTemplate`并使用它进行数据操作。例如: ```java import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; import org.springframework.stereotype.Service; @Service public class MyService { @Autowired private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; public void saveData(String key, Object value) { redisTemplate.opsForValue().set(key, value); } public Object getData(String key) { return redisTemplate.opsForValue().get(key); } } ``` 通过以上步骤,你就可以在Spring Boot项目中成功添加并使用Azure Redis Cache了。
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