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Redis從零到一：架構(gòu)演變之路
Redis作為一種高性能的鍵值型數(shù)據(jù)庫，近年來在大數(shù)據(jù)處理和緩存領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是，Redis的架構(gòu)設(shè)計(jì)之路可謂是一波三折，經(jīng)歷了從單進(jìn)程到多進(jìn)程、從單節(jié)點(diǎn)到分布式等多個(gè)階段的過程。
1. 單進(jìn)程架構(gòu)
剛開始的時(shí)候，Redis采用的是單進(jìn)程架構(gòu)。這種架構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是將所有數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在內(nèi)存中，因此訪問速度非?？臁４送猓琑edis采用的是單線程的方式處理請求，因此避免了多線程并發(fā)訪問帶來的復(fù)雜性和性能問題。
具體實(shí)現(xiàn)上，Redis采用的是事件驅(qū)動(dòng)(Event-Driven)的方式，通過select、epoll和kqueue等事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)I/O和跨越多個(gè)客戶端的請求間的并發(fā)。
單進(jìn)程架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)簡單，開銷??；缺點(diǎn)則是無法充分利用多核CPU的優(yōu)勢，并且可能存在無法在單個(gè)進(jìn)程中完全容納所有數(shù)據(jù)的問題。
2. 多進(jìn)程架構(gòu)
隨著數(shù)據(jù)量的增長和多核CPU的普及，單進(jìn)程架構(gòu)顯然無法再滿足應(yīng)用程序的需求，因此Redis在2.0版本中引入了多進(jìn)程架構(gòu)。
多進(jìn)程架構(gòu)的主要思路是將數(shù)據(jù)劃分到多個(gè)進(jìn)程中，每個(gè)進(jìn)程負(fù)責(zé)獨(dú)立地處理一部分?jǐn)?shù)據(jù)的讀寫請求。而各個(gè)進(jìn)程間的通信則是通過Unix域套接字(Socket)來實(shí)現(xiàn)的。
與單進(jìn)程架構(gòu)相比，多進(jìn)程架構(gòu)可以充分利用多核CPU的計(jì)算能力，從而提升系統(tǒng)的處理能力和并發(fā)性能。不過，多進(jìn)程架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)則需要考慮各個(gè)進(jìn)程的調(diào)度、同步、通信等問題。
3. 單節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)
多進(jìn)程架構(gòu)可以在一定程度上提高系統(tǒng)的吞吐量和性能，但是由于進(jìn)程間通信的開銷和復(fù)雜性，這種架構(gòu)方式存在一定的局限性。而Redis在3.0版本中則引入了更加先進(jìn)的單節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)。
在單節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)中，Redis將多個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)(Virtual Node)映射到一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)(Physical Node)上。每個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)范圍稱為槽(Slot)，槽的范圍是0~16383。
具體實(shí)現(xiàn)上，Redis會(huì)在物理節(jié)點(diǎn)上啟動(dòng)一個(gè)集群管理器(Cluster Manager)，負(fù)責(zé)管理虛擬節(jié)點(diǎn)的分配和數(shù)據(jù)的遷移?？蛻舳藙t通過使用集群客戶端提供的命令，來確定數(shù)據(jù)所屬的虛擬節(jié)點(diǎn)，并將命令轉(zhuǎn)發(fā)到負(fù)責(zé)該虛擬節(jié)點(diǎn)的物理節(jié)點(diǎn)上。
單節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)可以大大提高系統(tǒng)的可用性和擴(kuò)展性，將數(shù)據(jù)分散到多個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上，從而降低單一節(jié)點(diǎn)的資源壓力和風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，通過槽的劃分和數(shù)據(jù)遷移，可以使數(shù)據(jù)在不同節(jié)點(diǎn)間得到均衡，避免出現(xiàn)“數(shù)據(jù)傾斜”或“熱點(diǎn)數(shù)據(jù)”等問題。
總結(jié)：
Redis從單進(jìn)程到多進(jìn)程，再到單節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)的演化歷程，是鮮明的架構(gòu)設(shè)計(jì)演變之路。這種架構(gòu)設(shè)計(jì)的變化與應(yīng)用環(huán)境和需求密切相關(guān)，不斷適應(yīng)和引領(lǐng)著大數(shù)據(jù)處理和緩存技術(shù)的發(fā)展潮流。
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新聞名稱：Redis從零到一架構(gòu)演變之路（redis架構(gòu)演變）
轉(zhuǎn)載源于：http://www.dlmjj.cn/article/djissoi.html
