Redis筆記整理（二）：Java API使用與Redis分布式集群環境搭建

Redis Java API使用（一）：單機版本Redis API使用

Redis的Java API通過Jedis來進行操作，因此首先需要Jedis的第三方庫，因為使用的是Maven工程，所以先給出Jedis的依賴：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>

基本代碼示例

Redis能提供的命令，Jedis也都提供了，而且使用起來非常類似，所以下面只是給出了部分操作的代碼。

package com.uplooking.bigdata;

import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * Redis操作之java API
 *  jedis 是我們操作Redis的java api的入口
 *  一個Jedis對象，就代表了一個Redis的連接
 * CRUD
 */
public class RedisTest {

    private Jedis jedis;
    private String host;
    private int port;
    @Before
    public void setUp() {
        host = "uplooking01";
        port = 6379;
        jedis = new Jedis(host, port);
    }

    @Test
    public void testCRUD() {
        //後去所有的key的集合
        Set<String> keys = jedis.keys("*");
//        jedis.select(index); 指定要執行操作的數據庫，默認操作的是0號數據
        System.out.println(keys);
        //string
        System.out.println("**************String**************");
        //刪除redis中的key nam1
        Long del = jedis.del("nam1");
        System.out.println(del == 1L ? "刪除成功~" : "刪除失敗~");
        List<String> mget = jedis.mget("name", "age");
        System.out.println(mget);
        //hash
        System.out.println("**************Hash**************");
        Map<String, String> person = jedis.hgetAll("person");
        //keyset
        //entryset
        for (Map.Entry<String, String> me : person.entrySet()) {
            String field = me.getKey();
            String value = me.getValue();
            System.out.println(field + "---" + value);
        }
        //list
        System.out.println("**************List**************");
        List<String> seasons = jedis.lrange("season", 0, -1);
        for (String season : seasons) {
            System.out.println(season);
        }
        //set
        System.out.println("**************Set**************");
        Set<String> nosql = jedis.smembers("nosql");
        for (String db : nosql) {
            System.out.println(db);
        }
        //zset
        System.out.println("**************Zset**************");
        Set<String> website = jedis.zrange("website", 0, -1);
        for (String ws : website) {
            System.out.println(ws);
        }
    }

    @After
    public void cleanUp() {
        jedis.close();
    }
}
 

JedisPool序列化工具類開發

前面的代碼是每次都建立一個Jedis的連接，這樣比較消耗資源，可以使用JedisPool來解決這個問題，同時為了提高後面的開發效率，可以基於JedisPool來開發一個工具類。

JedisUtil.java

package com.uplooking.bigdata.common.util.redis;

import com.uplooking.bigdata.constants.redis.JedisConstants;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

/**
 * Redis Java API 操作的工具類
 * 主要為我們提供 Java操作Redis的對象Jedis 模仿類似的數據庫連接池
 *
 * JedisPool
 */
public class JedisUtil {

    private JedisUtil() {}
    private static JedisPool jedisPool;
    static {
        Properties prop = new Properties();
        try {
            prop.load(JedisUtil.class.getClassLoader().getResourceAsStream("redis/redis.properties"));
            JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();

            //jedis連接池中最大的連接個數
            poolConfig.setMaxTotal(Integer.valueOf(prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_MAX_TOTAL)));
            //jedis連接池中最大的空閑連接個數
            poolConfig.setMaxIdle(Integer.valueOf(prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_MAX_IDLE)));
            //jedis連接池中最小的空閑連接個數
            poolConfig.setMinIdle(Integer.valueOf(prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_MIN_IDLE)));
            //jedis連接池最大的等待連接時間 ms值
            poolConfig.setMaxWaitMillis(Long.valueOf(prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_MAX_WAIT_MILLIS)));

            //表示jedis的服務器主機名
            String host = prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_HOST);
            String JEDIS_PORT = "jedis.port";
            int port = Integer.valueOf(prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_PORT));
            //表示jedis的服務密碼
            String password = prop.getProperty(JedisConstants.JEDIS_PASSWORD);

            jedisPool = new JedisPool(poolConfig, host, port, 10000);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 提供了Jedis的對象
     * @return
     */
    public static Jedis getJedis() {
        return jedisPool.getResource();
    }

    /**
     * 資源釋放
     * @param jedis
     */
    public static void returnJedis(Jedis jedis) {
        jedis.close();
    }
}
 

JedisConstants.java

package com.uplooking.bigdata.constants.redis;

/**
 * 專門用於存放Jedis的常量類
 */
public interface JedisConstants {

    //表示jedis的服務器主機名
    String JEDIS_HOST = "jedis.host";
    //表示jedis的服務的端口
    String JEDIS_PORT = "jedis.port";
    //表示jedis的服務密碼
    String JEDIS_PASSWORD = "jedis.password";

    //jedis連接池中最大的連接個數
    String JEDIS_MAX_TOTAL = "jedis.max.total";
    //jedis連接池中最大的空閑連接個數
    String JEDIS_MAX_IDLE = "jedis.max.idle";
    //jedis連接池中最小的空閑連接個數
    String JEDIS_MIN_IDLE = "jedis.min.idle";

     //jedis連接池最大的等待連接時間 ms值
    String JEDIS_MAX_WAIT_MILLIS = "jedis.max.wait.millis";

}

redis.properties

##########################################
###
### redis的配置文件
###
##########################################
###表示jedis的服務器主機名
jedis.host=uplooking01
###表示jedis的服務的端口
jedis.port=6379
###表示jedis的服務密碼
jedis.password=uplooking

###jedis連接池中最大的連接個數
jedis.max.total=60
###jedis連接池中最大的空閑連接個數
jedis.max.idle=30
###jedis連接池中最小的空閑連接個數
jedis.min.idle=5

###jedis連接池最大的等待連接時間 ms值
jedis.max.wait.millis=30000

後面就可以非常方便地使用這個工具類來進行Redis的操作：

// 獲得Jedis連接對象
Jedis jedis = JedisUtil.getJedis();
// 釋放Jedis對象資源
JedisUtil.returnJedis(jedis);

Redis分布式集群環境搭建

Redis集群理論知識

   Redis集群是一個分布式Redis存儲架構，可以在多個節點之間進行數據共享，解決Redis高可用、可擴展等問題。
   Redis集群提供了以下兩個好處
   1.將數據自動切分(split)到多個節點
   2.當集群中的某一個節點故障時，redis還可繼續處理客戶端的請求

   一個Redis集群包含16384個哈希槽(hash slot)，數據庫中的每個數據都屬於這16384個哈希槽中的一個。
   集群使用公式CRC16(key)%16384來計算key屬於哪一個槽。集群中的每一個節點負責處理一部分哈希槽。

集群中的主從復制
   集群中的每個節點都有1個到N個復制品，其中一個為主節點，其余為從節點，如果主節點下線了，
   集群就會把這個主節點的一個從節點設置為新的主節點，繼續工作。這個集群就不會因為一個主節點的下線而無法正常工作。
   如果某一個主節點和它所有的從節點都下線的話，redis集群就停止工作了。
   Redis集群不保證數據的強一致性，在特定的情況下，redis集群會丟失已經執行過的命令。
   使用異步復制(asynchronous replication)是Redis集群可能會丟失寫命令的其中一個原因，
   有時候由於網絡原因，如果網絡斷開時間太長，redis集群就會啟用新的主節點，之前發給主節點的數據聚會丟失。

上面的理論知識，在完成下面Reids主從復制環境和分布式環境的搭建後，相信會有非常直觀的理解。

Redis主從復制集群安裝

這裏使用三臺設備，環境說明如下：

uplooking01 master
uplooking02 slave
uplooking03 slave

即uplooking01為主從節點，02和03為從節點，主從節點主要負責寫，從節點主要負責讀，不能寫。
另外在兩臺從服務器上還會配置使用密碼，測試一下使用密碼時的連接方式（註意主服務器沒有設置密碼）。
下面的配置會對這些需求有所體現。

uplooking01 redis.conf配置如下：

bind uplooking01
daemonize yes（後臺運行）
logfile /opt/redis-3.2.0/logs/redis.log(日誌文件，目錄必須存在)

uplooking02 redis.conf配置如下：

bind uplooking02
daemonize yes（後臺運行）
logfile /opt/redis-3.2.0/logs/redis.log(日誌文件，目錄必須存在)

slave-read-only yes
requirepass uplooking

slaveof uplooking01 6379

uplooking03 redis.conf配置如下：

bind uplooking03
daemonize yes（後臺運行）
logfile /opt/redis-3.2.0/logs/redis.log(日誌文件，目錄必須存在)

slave-read-only yes
requirepass uplooking

slaveof uplooking01 6379

上面的配置完成後，在兩臺從服務器上分別啟動redis即完成了主從復制集群的配置，需要註意如下問題：

1.認證的問題
    如果需要連接uplooking02或者uplooking03，那麽需要加上密碼，否則無法完成認證。
    有兩種方式：
        可以在連接時就指定密碼：redis-cli -h uplooking03 -a uplooking
        也可以先連接，到終端後再認證：auth uplooking

2.數據讀寫的問題
    讀：三臺服務器上都能完成數據的讀
    寫：只能在主節點上完成數據的寫入

3.Java API的使用問題
    在前面使用的代碼中，如果連接的是從服務器，則還需要配置密碼
    以我們開發的JedisPool工具類為例，在創建JedisPool時需要指定密碼：
    jedisPool = new JedisPool(poolConfig, host, port, 10000, password);

Redis分布式安裝部署

集群說明：

1.前面搭建的只是主從復制的集群，這意味著，數據在三臺機器上都是一樣的，其目的只是為了讀寫分離，提高讀的效率
    同時也可以起到冗余的作用，主節點一旦出現故障，從節點可以替換，但顯然，這只是集群，而不是分布式。

2.但是可能會出現一個問題，就是當數據量過大時，所有的數據都保存在同一個節點上
    (雖然兩臺做了備份，但因為保存的數據都是一樣的，所以看做一個節點)，
    單臺服務器的數據存儲壓力會很大，因此，可以考慮使用分布式的環境來保存，這就是Redis的分布式集群。
    分布式：數據分成幾份保存在不同的設備上
    集群：對於相同的數據，都會有至少一個副本進行保存。
    這可以類比hadoop中的hdfs或者是kafka中的partition(topic可以設置partition數量和副本因子)

3.在Redis中，搭建分布式集群環境至少需要6個節點，因此出於設備的考慮，這裏會在同一臺設備上操作
    也就是說，這裏搭建的是偽分布式環境，3個為主節點，另外3個分別為其從節點，用來保存其副本數據。
    根據前面的理論知識，在分布式環境中，key值會進行如下的計算：
        CRC16(16) % 16384
    來計算key值屬於哪一個槽，而對於我們的環境，每個主節點的槽位數量大概是16384 / 3 = 5461

1.解壓安裝包

[uplooking@uplooking01 ~]$ mkdir -p app/redis-cluster
[uplooking@uplooking01 ~]$ tar -zxvf soft/redis-3.2.0.tar.gz -C app/redis-cluster/

2.編譯安裝

[uplooking@uplooking01 ~]$ cd app/redis-cluster/redis-3.2.0/
[uplooking@uplooking01 redis-3.2.0]$ pwd
/home/uplooking/app/redis-cluster/redis-3.2.0
[uplooking@uplooking01 redis-3.2.0]$ make
[uplooking@uplooking01 redis-3.2.0]$ make install PREFIX=/home/uplooking/app/redis-cluster/redis-3.2.0

3.創建Redis節點

[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ mv redis-3.2.0/ 7000
[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cp -r 7000 7001
[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cp -r 7000 7002
[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cp -r 7000 7003
[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cp -r 7000 7004
[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cp -r 7000 7005

4.修改各個節點的配置

以7000為例：

daemonize   yes                             //配置redis後臺運行
bind    uplooking01                         //綁定主機uplooking01
logfile "/home/uplooking/app/redis-cluster/7000/redis-7000.log"     //註意目錄要存在
pidfile /var/run/redis-7000.pid             //pidfile文件對應7000,7002,7003
port    7000                                //端口
cluster-enabled yes                         //開啟集群  把註釋#去掉
cluster-config-file nodes-7000.conf         //集群的配置  配置文件首次啟動自動生成
cluster-node-timeout    15000               //請求超時  設置15秒夠了
appendonly  yes                             //aof日誌開啟  有需要就開啟，它會每次寫操作都記錄一條日誌

在其它的節點上，只需要修改為7001,7002…即可。

技巧：配置完成7000後，可以直接復制到其它節點，cp redis.conf ../7001，然後再充分利用vim中的1,$s///g將7000替換為其它數字，如7001等。

5.啟動各個節點

先創建一個批量啟動的腳本：

[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ cat start-all.sh
#!/bin/bash

cd 7000
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

cd 7001
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

cd 7002
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

cd 7003
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

cd 7004
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

cd 7005
bin/redis-server ./redis.conf
cd ..

然後再執行腳本啟動。

6.查看服務

[uplooking@uplooking01 redis-cluster]$ ps -ef | grep redis
500       1460     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7000 [cluster]
500       1464     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7001 [cluster]
500       1468     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7002 [cluster]
500       1472     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7003 [cluster]
500       1474     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7004 [cluster]
500       1480     1  0 01:17 ?        00:00:01 bin/redis-server uplooking01:7005 [cluster]
500       3233  1018  0 01:53 pts/0    00:00:00 grep redis

7.創建集群（核心）

現在就是要使用前面準備好的redis節點，將其串聯起來搭建集群。官方提供了一個工具：redis-trib.rb($REDIS_HOME/src 使用ruby編寫的一個程序，所以需要安裝ruby)：

$ sudo yum -y install ruby ruby-devel rubygems rpm-build 

再用gem這個命令安裝redis接口（gem是ruby的一個工具包）：

gem install redis [ -v 3.2.0] #[]中為可選項制定具體的軟件版本

# 在我安裝時，提示ruby版本需要>=2.2.2，但是上面接上redis接口的版本後就沒有問題了。

接下來運行一下redis-trib.rb：

[uplooking@uplooking01 7000]$ src/redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.56.101:7000 192.168.56.101:7001 192.168.56.101:7002 192.168.56.101:7003 192.168.56.101:7004 192.168.56.101:7005
>>> Creating cluster
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Using 3 masters:
192.168.56.101:7000
192.168.56.101:7001
192.168.56.101:7002
Adding replica 192.168.56.101:7003 to 192.168.56.101:7000
Adding replica 192.168.56.101:7004 to 192.168.56.101:7001
Adding replica 192.168.56.101:7005 to 192.168.56.101:7002
M: 497bce5118057198afb0511cc7b88479bb0c3938 192.168.56.101:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: f0568474acad5c707f25843add2d68455d2cbbb2 192.168.56.101:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: ebe86ea74af5612e6393c8e5c5b3363928a4b7b2 192.168.56.101:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: c99c55ab3fcea2d65ca3be5b4786390a6e463ea2 192.168.56.101:7003
   replicates 497bce5118057198afb0511cc7b88479bb0c3938
S: 0a847801493a45d32487d701cd0fe37790d4b2f9 192.168.56.101:7004
   replicates f0568474acad5c707f25843add2d68455d2cbbb2
S: 7f9e4bec579fda23a574a62d362a04463140bbc2 192.168.56.101:7005
   replicates ebe86ea74af5612e6393c8e5c5b3363928a4b7b2
Can I set the above configuration? (type ‘yes‘ to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join......
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.56.101:7000)
M: 497bce5118057198afb0511cc7b88479bb0c3938 192.168.56.101:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: f0568474acad5c707f25843add2d68455d2cbbb2 192.168.56.101:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: ebe86ea74af5612e6393c8e5c5b3363928a4b7b2 192.168.56.101:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
M: c99c55ab3fcea2d65ca3be5b4786390a6e463ea2 192.168.56.101:7003
   slots: (0 slots) master
   replicates 497bce5118057198afb0511cc7b88479bb0c3938
M: 0a847801493a45d32487d701cd0fe37790d4b2f9 192.168.56.101:7004
   slots: (0 slots) master
   replicates f0568474acad5c707f25843add2d68455d2cbbb2
M: 7f9e4bec579fda23a574a62d362a04463140bbc2 192.168.56.101:7005
   slots: (0 slots) master
   replicates ebe86ea74af5612e6393c8e5c5b3363928a4b7b2
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

仔細查看其提示，會對Redis分布式集群有一個更加清晰的理解。另外需要註意的是，由於redis-trib.rb 對域名或主機名支持不好,故在創建集群的時候要使用ip:port的方式。

8.測試

[uplooking@uplooking01 7000]$ bin/redis-cli -h uplooking01 -p 7000 -c
uplooking01:7000> set name xpleaf
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.56.101:7001
OK
192.168.56.101:7001> get name
"xpleaf"
192.168.56.101:7001>
[uplooking@uplooking01 7000]$ bin/redis-cli -h uplooking01 -p 7004 -c
uplooking01:7004> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.56.101:7001
"xpleaf"
192.168.56.101:7001>
[uplooking@uplooking01 7000]$ bin/redis-cli -h uplooking01 -p 7004 -c
uplooking01:7004> set name yyh
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.56.101:7001
OK
192.168.56.101:7001> get name
"yyh"
[uplooking@uplooking01 7000]$ bin/redis-cli -h uplooking01 -p 7002 -c
uplooking01:7002> keys *
(empty list or set)
uplooking01:7002> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.56.101:7001
"yyh"

上面的測試可以充分說明下面幾個問題：

1.分布式
    數據是分布式存儲的，根據key的不同會保存到不同的主節點上。

2.數據備份
    從節點是作為備份節點的，跟前面的主從復制集群一樣，只是用來讀數據，當需要寫或修改數據時，需要切換到主節點上。

Redis Java API使用（二）：Cluster API使用

前面的代碼只適合操作單機版本的Redis，如果使用的是分布式的Redis集群，那麽就需要修改一下代碼，這裏，我們直接開發一個工具類JedisClusterUtil，如下：

package com.uplooking.bigdata.common.util.redis;

import redis.clients.jedis.*;

import java.io.IOException;
import java.util.HashSet;
import java.util.Properties;
import java.util.Set;

/**
 * Redis Java API 操作的工具類
 *  專門負責redis的cluster模式
 */
public class JedisClusterUtil {

    private JedisClusterUtil() {}
    private static JedisCluster jedisCluster;
    static {
        Set<HostAndPort> nodes = new HashSet<HostAndPort>();
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7000));
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7001));
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7002));
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7003));
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7004));
        nodes.add(new HostAndPort("uplooking01", 7005));
        jedisCluster = new JedisCluster(nodes);//得到的是redis的集群模式
    }

    /**
     * 提供了Jedis的對象
     * @return
     */
    public static JedisCluster getJedis() {
        return jedisCluster;
    }

    /**
     * 資源釋放
     * @param jedis
     */
    public static void returnJedis(JedisCluster jedis) {
        try {
            jedis.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在使用時需要註意的是，JedisCluster在使用mget等API操作時，是不允許同時在多個節點上獲取數據的，例如：List<String> mget = jedis.mget("name", "age");，如果name和age分別在不同的節點上，則會報異常，所以不建議使用此種方式來獲取數據。

Redis筆記整理（二）：Java API使用與Redis分布式集群環境搭建