Redis分片与集群完美伸缩的强大功能（redis的分片和集群）

Redis分片与集群：完美伸缩的强大功能

Redis是一款高性能、轻量级的NoSQL数据库，受到了广泛的认可和关注。随着业务的发展和用户量的不断增长，单节点的Redis已经无法满足应用的需求，因此需要进行分片或者构建集群来实现数据的横向扩展。

Redis分片

Redis分片就是把数据划分成多个片段存放在不同的Redis节点上，通过对数据的哈希算法或者按照某个规则进行分片。比如按照用户ID或者商品ID进行分片，这样同一用户或者同一商品的数据就会存放在同一个节点上，达到了负载均衡和高可用的效果。

Redis分片的主要实现方式包括客户端分片和服务端分片。客户端分片就是由客户端来实现数据分片，把请求发送到对应的节点上，但是存在客户端与服务端数据不一致的问题。服务端分片就是由Redis服务端自行实现数据分片，保证了数据一致性，但是对于对键的操作变得更为复杂，因为操作需要访问多个节点才能完成。

客户端分片示例代码：

import redis
r = redis.StrictRedis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 客户端分片
def shard(key):
    return hash(key) % 2

class ShardRedis(object):
    def __init__(self, hosts):
        self.hosts = hosts
        self.reddis_instances = []
        for host in hosts:
            self.reddis_instances.append(redis.StrictRedis(host=host, port=6379, db=0))
    def get_instance(self, shard_key):
        index = shard(shard_key)
        return self.reddis_instances[index]

    def set(self, key, value):
        instance = self.get_instance(key)
        return instance.set(key, value)

    def get(self, key):
        instance = self.get_instance(key)
        return instance.get(key)

服务端分片示例代码：

# 服务端分片
# 在修改Redis配置文件中，增加hash-tag的配置，把{}里的值作为哈希的键值
# redis.conf文件中增加：hash-tag-pattern {}\n
import redis
import crc16
def get_slot(key):
    s = key.find("{")
    e = key.find("}", s)
    if s == -1 or e == -1 or e == s+1:
        return crc16.crc16xmodem(key) % 16384
    else:
        return crc16.crc16xmodem(key[s+1:e]) % 16384

class SlotRedis(object):
    def __init__(self, hosts):
        self.hosts = hosts
        self.reddis_instances = [None] * 16384
        for host in hosts:
            instance = redis.StrictRedis(host=host, port=6379, db=0)
            slots = instance.execute_command("cluster", "slots")
            for slot in slots:
                start, end = slot[0], slot[1]
                for i in range(start, end):
                    self.reddis_instances[i] = instance

    def get_instance(self, shard_key):
        slot = get_slot(shard_key)
        return self.reddis_instances[slot]

    def set(self, key, value):
        instance = self.get_instance(key)
        return instance.set(key, value)

    def get(self, key):
        instance = self.get_instance(key)
        return instance.get(key)

Redis集群

Redis集群是由多个Redis节点组成的高可用集群模式，可以实现数据自动分片、动态扩容、数据备份等功能。Redis集群最常用的实现方式是基于Redis3.0及以上版本的Cluster模式。

Redis Cluster模式把整个Redis数据空间划分成16384个哈希槽，每个槽被分配给不同的节点进行维护，每个节点负责维护部分槽，同时一个槽也可以分配给多个节点备份。当集群中有节点故障时，会自动进行负载均衡和故障转移，保证整个集群的高可用性和数据的安全性。

Redis Cluster模式示例代码：

import redis
startup_nodes = [{"host": "127.0.0.1", "port": "7000"}]
rc = redis.RedisCluster(startup_nodes=startup_nodes, decode_responses=True)
rc.set("name", "Tomy")
name = rc.get("name")
print(name)

总结

Redis分片和集群都可以实现数据的横向扩展和高可用性，并且具有非常良好的伸缩性。但是在实际应用中需要根据业务需求和数据规模进行选择，客户端分片适合小规模的应用，服务端分片适合中小规模的应用，而Redis集群更适合大规模的高并发应用。