Redis开发与运维-数据库-IT技术博客

Redis开发与运维

时间:2019-08-16 21:27:39 浏览: 字体: 放大 缩小


内容简介

本书全面讲解Redis基本功能及其应用,并结合线上开发与运维监控中的实际使用案例,深入分析并总结了实际开发运维中遇到的“陷阱”,以及背后的原因, 包含大规模集群开发与管理的场景、应用案例与开发技巧,为高效开发运维提供了大量实际经验和建议。本书不要求读者有任何Redis使用经验对入门与进阶DevOps的开发者提供有价值的帮助。主要内容包括:Redis的安装配置、API、各种高效功能、客户端、持久化、复制、高可用、内存、哨兵、集群、缓存设计等,Redis高可用集群解决方案,Redis设计和使用中的问题,最后提供了一个开源工具:Redis监控运维云平台CacheCloud。


作者简介

付磊 搜狐视频高级研发工程师,CacheCloud项目联合创始人。拥有多年Redis开发运维经验,为公司多个核心业务提供Redis服务,同时热衷于技术传播和分享,撰写了大量关于Redis开发运维的技术文章。微博号carlosfl,博客地址是http://carlosfu.iteye.com。

张益军 搜狐视频资深研发工程师,CacheCloud项目联合创始人,曾就职于美团、阿里巴巴等公司。搜狐视频投放组负责人,目前从事投放平台、反作弊等系统的架构设计和优化工作。研究兴趣包括海量峰值访问、分布式存储等。微博号益军YJ, 博客地址是http://hot66hot.iteye.com。


目录

序 言

前 言

致 谢

第1章 初识Redis 1

1.1 盛赞Redis 1

1.2 Redis特性 2

1.3 Redis使用场景 5

1.3.1 Redis可以做什么 5

1.3.2 Redis不可以做什么 5

1.4 用好Redis的建议 6

1.5 正确安装并启动Redis 6

1.5.1 安装Redis 7

1.5.2 配置、启动、操作、关闭Redis 8

1.6 Redis重大版本 11

1.7 本章重点回顾 14

第2章 API的理解和使用 15

2.1 预备 15

2.1.1 全局命令 15

2.1.2 数据结构和内部编码 18

2.1.3 单线程架构 19

2.2 字符串 21

2.2.1 命令 22

2.2.2 内部编码 27

2.2.3 典型使用场景 28

2.3 哈希 31

2.3.1 命令 32

2.3.2 内部编码 35

2.3.3 使用场景 36

2.4 列表 38

2.4.1 命令 38

2.4.2 内部编码 43

2.4.3 使用场景 44

2.5 集合 46

2.5.1 命令 46

2.5.2 内部编码 50

2.5.3 使用场景 51

2.6 有序集合 52

2.6.1 命令 53

2.6.2 内部编码 59

2.6.3 使用场景 59

2.7 键管理 60

2.7.1 单个键管理 60

2.7.2 遍历键 67

2.7.3 数据库管理 70

2.8 本章重点回顾 73

第3章 小功能大用处 74

3.1 慢查询分析 74

3.1.1 慢查询的两个配置参数 75

3.1.2 最佳实践 77

3.2 Redis Shell 78

3.2.1 redis-cli详解 78

3.2.2 redis-server详解 82

3.2.3 redis-benchmark详解 83

3.3 Pipeline 84

3.3.1 Pipeline概念 84

3.3.2 性能测试 85

3.3.3 原生批量命令与Pipeline对比 86

3.3.4 最佳实践 87

3.4 事务与Lua 87

3.4.1 事务 87

3.4.2 Lua用法简述 90

3.4.3 Redis与Lua 92

3.4.4 案例 94

3.4.5 Redis如何管理Lua脚本 96

3.5 Bitmaps 98

3.5.1 数据结构模型 98

3.5.2 命令 98

3.5.3 Bitmaps分析 101

3.6 HyperLogLog 102

3.7 发布订阅 105

3.7.1 命令 106

3.7.2 使用场景 108

3.8 GEO 109

3.9 本章重点回顾 112

第4章 客户端 113

4.1 客户端通信协议 113

4.2 Java客户端Jedis 117

4.2.1 获取Jedis 117

4.2.2 Jedis的基本使用方法 118

4.2.3 Jedis连接池的使用方法 122

4.2.4 Redis中Pipeline的使用方法 125

4.2.5 Jedis的Lua脚本 126

4.3 Python客户端redis-py 128

4.3.1 获取redis-py 128

4.3.2 redis-py的基本使用方法 128

4.3.3 redis-py中Pipeline的使用方法 130

4.3.4 redis-py中的Lua脚本使用方法 130

4.4 客户端管理 131

4.4.1 客户端API 132

4.4.2 客户端相关配置 145

4.4.3 客户端统计片段 145

4.5 客户端常见异常 146

4.6 客户端案例分析 149

4.6.1 Redis内存陡增 149

4.6.2 客户端周期性的超时 151

4.7 本章重点回顾 153

第5章 持久化 154

5.1 RDB 154

5.1.1 触发机制 154

5.1.2 流程说明 155

5.1.3 RDB文件的处理 156

5.1.4 RDB的优缺点 156

5.2 AOF 157

5.2.1 使用AOF 157

5.2.2 命令写入 157

5.2.3 文件同步 158

5.2.4 重写机制 159

5.2.5 重启加载 161

5.2.6 文件校验 162

5.3 问题定位与优化 162

5.3.1 fork操作 162

5.3.2 子进程开销监控和优化 163

5.3.3 AOF追加阻塞 165

5.4 多实例部署 166

5.5 本章重点回顾 167

第6章 复制 168

6.1 配置 168

6.1.1 建立复制 168

6.1.2 断开复制 170

6.1.3 安全性 170

6.1.4 只读 170

6.1.5 传输延迟 171

6.2 拓扑 171

6.3 原理 172

6.3.1 复制过程 172

6.3.2 数据同步 175

6.3.3 全量复制 178

6.3.4 部分复制 181

6.3.5 心跳 183

6.3.6 异步复制 184

6.4 开发与运维中的问题 184

6.4.1 读写分离 184

6.4.2 主从配置不一致 186

6.4.3 规避全量复制 186

6.4.4 规避复制风暴 187

6.5 本章重点回顾 188

第7章 Redis的噩梦:阻塞 189

7.1 发现阻塞 189

7.2 内在原因 191

7.2.1 API或数据结构使用不合理 191

7.2.2 CPU饱和 193

7.2.3 持久化阻塞 194

7.3 外在原因 195

7.3.1 CPU竞争 195

7.3.2 内存交换 195

7.3.3 网络问题 196

7.4 本章重点回顾 199

第8章 理解内存 200

8.1 内存消耗 200

8.1.1 内存使用统计 200

8.1.2 内存消耗划分 201

8.1.3 子进程内存消耗 203

8.2 内存管理 204

8.2.1 设置内存上限 204

8.2.2 动态调整内存上限 204

8.2.3 内存回收策略 205

8.3 内存优化 209

8.3.1 redisObject对象 209

8.3.2 缩减键值对象 210

8.3.3 共享对象池 211

8.3.4 字符串优化 213

8.3.5 编码优化 216

8.3.6 控制键的数量 223

8.4 本章重点回顾 225

第9章 哨兵 226

9.1 基本概念 226

9.1.1 主从复制的问题 227

9.1.2 高可用 227

9.1.3 Redis Sentinel的高可用性 229

9.2 安装和部署 232

9.2.1 部署拓扑结构 232

9.2.2 部署Redis数据节点 233

9.2.3 部署Sentinel节点 234

9.2.4 配置优化 236

9.2.5 部署技巧 243

9.3 API 244

9.4 客户端连接 249

9.4.1 Redis Sentinel的客户端 249

9.4.2 Redis Sentinel客户端基本实现原理 249

9.4.3 Java操作Redis Sentinel 251

9.5 实现原理 254

9.5.1 三个定时监控任务 254

9.5.2 主观下线和客观下线 256

9.5.3 领导者Sentinel节点选举 258

9.5.4 故障转移 261

9.6 开发与运维中的问题 262

9.6.1 故障转移日志分析 262

9.6.2 节点运维 268

9.6.3 高可用读写分离 271

9.7 本章重点回顾 272

第10章 集群 274

10.1 数据分布 274

10.1.1 数据分布理论 274

10.1.2 Redis数据分区 277

10.1.3 集群功能限制 278

10.2 搭建集群 278

10.2.1 准备节点 278

10.2.2 节点握手 280

10.2.3 分配槽 282

10.2.4 用redis-trib.rb搭建集群 284

10.3 节点通信 287

10.3.1 通信流程 287

10.3.2 Gossip消息 287

10.3.3 节点选择 290

10.4 集群伸缩 291

10.4.1 伸缩原理 291

10.4.2 扩容集群 293

10.4.3 收缩集群 301

10.5 请求路由 305

10.5.1 请求重定向 305

10.5.2 Smart客户端 309

10.5.3 ASK重定向 318

10.6 故障转移 323

10.6.1 故障发现 323

10.6.2 故障恢复 329

10.6.3 故障转移时间 334

10.6.4 故障转移演练 334

10.7 集群运维 336

10.7.1 集群完整性 336

10.7.2 带宽消耗 337

10.7.3 Pub/Sub广播问题 337

10.7.4 集群倾斜 338

10.7.5 集群读写分离 339

10.7.6 手动故障转移 341

10.7.7 数据迁移 344

10.8 本章重点回顾 344

第11章 缓存设计 346

11.1 缓存的收益和成本 346

11.2 缓存更新策略 347

11.3 缓存粒度控制 349

11.4 穿透优化 350

11.5 无底洞优化 352

11.6 雪崩优化 359

11.7 热点key重建优化 360

11.8 本章重点回顾 364

第12章 开发运维的“陷阱” 365

12.1 Linux配置优化 365

12.1.1 内存分配控制 365

12.1.2 swappiness 367

12.1.3 THP 369

12.1.4 OOM killer 370

12.1.5 使用NTP 371

12.1.6 ulimit 371

12.1.7 TCP backlog 372

12.2 flushall/flushdb误操作 372

12.2.1 缓存与存储 373

12.2.2 借助AOF机制恢复 373

12.2.3 RDB有什么变化 374

12.2.4 从节点有什么变化 374

12.2.5 快速恢复数据 374

12.3 安全的Redis 375

12.3.1 Redis密码机制 377

12.3.2 伪装危险命令 378

12.3.3 防火墙 380

12.3.4 bind 380

12.3.5 定期备份数据 381

12.3.6 不使用默认端口 381

12.3.7 使用非root用户启动 381

12.4 处理bigkey 382

12.4.1 bigkey的危害 382

12.4.2 如何发现 382

12.4.3 如何删除 383

12.4.4 最佳实践思路 386

12.5 寻找热点key 386

12.6 本章重点回顾 391

第13章 Redis监控运维云平台CacheCloud 392

13.1 CacheCloud是什么 392

13.1.1 现有问题 393

13.1.2 CacheCloud基本功能 393

13.2 快速部署 395

13.2.1 CacheCloud环境需求 395

13.2.2 CacheCloud快速开始 395

13.3 机器部署 397

13.3.1 部署脚本 398

13.3.2 添加机器 399

13.4 接入应用 400

13.4.1 总体流程 401

13.4.2 账户申请和审批 401

13.4.3 应用申请和审批 402

13.4.4 客户端接入 405

13.5 用户功能 407

13.5.1 应用统计信息 408

13.5.2 实例列表 409

13.5.3 应用详情 409

13.5.4 命令曲线 409

13.5.5 CacheCloud Redis Shell控制台 410

13.5.6 慢查询 410

13.5.7 应用拓扑 411

13.6 运维功能 413

13.6.1 应用运维 413

13.6.2 接入已存在的Redis节点 415

13.6.3 Redis配置模板 416

13.6.4 迁移工具 417

13.6.5 监控报警 420

13.6.6 系统配置管理 422

13.7 客户端上报 423

13.7.1 客户端上报整体设计 424

13.7.2 Jedis核心代码修改 424

13.7.3 带上报功能的客户端 426

13.7.4 CacheCloud客户端统计 427

13.8 本章重点回顾 429

第14章 Redis配置统计字典 430

14.1 info系统状态说明 430

14.1.1 命令说明 430

14.1.2 详细说明 431

14.2 standalone配置说明和分析 436

14.2.1 总体配置 436

14.2.2 最大内存及策略 437

14.2.3 AOF相关配置 437

14.2.4 RDB相关配置 438

14.2.5 慢查询配置 438

14.2.6 数据结构优化配置 439

14.2.7 复制相关配置 439

14.2.8 客户端相关配置 440

14.2.9 安全相关配置 440

14.3 Sentinel配置说明和分析 440

14.4 Cluster配置说明和分析 441


序  言Preface


近几年,随着移动互联网的飞速发展,我们享受着整个社会的技术进步带来的便利,但同时也给从业者带来了如何保证项目的高并发、低延时的技术挑战,相应的互联网技术也随之发生了重大变革,NoSQL技术得到了蓬勃的发展。Redis以其出色的性能、丰富的功能、良好的稳定性、分布式架构的支持等特性,得到了业界广泛的关注和应用。毫不夸张地说,Redis已经成为IT互联网大型系统的标配,熟练掌握Redis成为开发、运维人员的必备技能。


本书是作者近三年Redis开发运维的经验结晶和技术沉淀,书中对于Redis的相关知识做了系统全面的介绍,因此,可以帮助Redis初学者快速入门和提高。同时,纵观全书,作者的视角未局限于Redis本身,还融入了大量高并发系统的设计、开发及运维调优经验,而是深入浅出的剖析底层实现,让读者不仅知其然,也知其所以然。因此,对于有一定Redis使用经验的从业者,本书也有学习参考价值。


两位作者是搜狐视频的技术架构专家,始终保持对技术的热忱和严谨,对搜狐视频大型分布式系统的技术选型、架构设计、开发运维提供了坚实的保障。在承担搜狐视频个性化推荐系统等多个核心系统的设计开发运维工作期间,两位作者对高并发、低延时的大型分布式系统积累了丰富的经验,其中就包含了大量Redis的实践经验。作为公司开发运维的开拓者,从项目中抽离出Redis集群的自动运维系统CacheCloud,在公司内部多个业务线推广使用,积累了丰富的Redis大规模集群的运维优化经验。所在团队于2016年3月将该项目在GitHub上开源,由于其具有快速部署、全面监控、一键运维等特性,一开源即受到广大Redis开发运维人员的欢迎和认可。


以我对两位作者的优秀技术素养的熟知,及对他们负责项目的了解,我相信这本书会给大家带来耳目一新的感觉。感谢两位作者对开源项目CacheCloud的贡献,更难能可贵的是他们将其开发运维的宝贵经验汇聚成册,给我们带来了这样一本好书。


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