Redis数据分片以及扩容

投稿介绍：xiaotianqio，资深linux菜鸟程序员，搜索系统砖家，曾混迹于百度的互联网吊丝。刚开始接触 Redis，大言不惭，聊卿一读。

场景

一开始数据比较少，一台服务器的内存就足够，因此一个Redis 就能满足需求，但是随着业务发展，数据量变大，可能需要在多台服务器上运行多个Redis，所以需要将已有的数据进行 分片（避免数据丢失）,不同的片交给不同的Redis 服务。如果在一开始就考虑到这个问题，在只有一个Redis时，也将数据存放在Redis的不同db中，当增加Redis时，将dump.rdb中的数据按照db切分为多个文件，每个Redis使用各自的db，通过这种方式来实现无缝的扩展，因此需要有脚本能够切分dump.rdb。

分片方法

我们单服务器的内存是64G，我们估计64* 16G 在很长一段时间内是满足需求的，但是这个数据积累的过程可能比较缓慢，很长一段时间不会超过64G，因此一台Redis 服务器就足够，但是为了考虑到以后的扩展，一开始将数据sharding 到16个db中，也就是说在只有一个Redis时，client每次写数据会先计算key的hash,模16，得到db num，select db，然后写入，也可以为每个db 保持一个client，这样就可以避免每次select db 了。 当需要变更为两个Redis时，为了不丢失数据，需要将原来Redis的数据分为2份，一份是db 0-7,第二份是db 8-15,  用这两个数据启动Redis，就可以实现扩容了，因此必须要要有脚本能够切分Redis dump 出来的dump.rdb， 下面介绍我们的切分脚本：

1. dump.rdb 结构： head + db 0 + db 1 + … + db n + eof
2. 修改Redis，在启动过程中打印出每部分的offset
3. 提供一个c 程序，可以将一个大文件按照指定的offset 进行切分
4. 将切分出的各个部分进行重新组装

例如我们的例子

1. 初始时dump.rdb 的结构： head + db0 + … + db15 + eof
2. 得到head 以及每个db的offset
3. 切分出head， db0 + … + db7 , db8 + … + db15 三个部分
4. 将head ，db0 + … + db7 cat 在一个文件中，并在结尾加上eof，同样，将head , db7 + … + db15 cat在一个文件中，加上eof
5. 用上面的两个文件启动Redis，完成数据切分

脚本

切分脚本如下

echo "Usage start-end db"
startdb=$1             #上面的例子start 0
enddb=$2              # end 是 7
outdb="$1-$2.rdb"  #输出文件的名字
if [[ ! -f "dump.rdb" ]]; then            #使用当前目录下dump.rdb 作为源文件
echo "no dump.rdb,must have"
exit -1
fi

#使用修改过的redis，打印offset，然后退出，使用awk 得到head 的offset
headstart=`/global/share/bin/chenjp/redis-db-offset >& tmp.log ; cat tmp.log | grep offset | grep -v dbid | awk -F '=' '{print $NF}'`

headfile="split-0-$headstart" #head所在文件
/global/share/bin/chenjp/vsplit dump.rdb 0 $headstart  #根据offset 切分文件，0- headoffset 为head
dbstartoffset=`cat tmp.log | grep "dbid=$startdb" | awk -F '=|,' '{print $(NF-2)}'`  #找到db的offset
dbendoffset=`cat tmp.log | grep "dbid=$enddb" | awk -F '=|,' '{print $(NF-2)}'`

if [[ $dbendoffset -eq "" ]];then
dbendoffset=`ls -l dump.rdb  | awk -F ' ' '{print $5}'`
fi
echo "start:"$dbstartoffset":"$dbendoffset
dbfile="split-$dbstartoffset-$dbendoffset"
/global/share/bin/chenjp/vsplit dump.rdb $dbstartoffset $dbendoffset  #得到db 文件
cat $headfile $dbfile > $outdb  #拼接
printf "\xff" >> $outdb            #eof

#rm -rf tmp.log
#rm -rf split-*
echo "file $dbfile ok, containts db $startdb to $enddb, pls mv to dump.rdb to start redis server"

redis-db-offset原理

而上面的redis-db-offset实现也并不困难，只需要在load的时候将各个db开始的offset值打印也来就行了。diff如下：

[chenjp@nb290 redis-2.4.10]$ diff src/rdb.c  ../../redis-2.4.10/src/rdb.c
959c959
<
---
>     fprintf(stderr,"redis_db head finished,offset=%lld\n",ftell(fp));
982a983,984
>
>             long db_start = ftell(fp) - 1;
988a991
>             fprintf(stderr,"redis_db select,offset=%lld,dbid=%d\n",db_start,dbid);
[chenjp@nb290 redis-2.4.10]$ diff src/redis.c  ../../redis-2.4.10/src/redis.c
1790a1791,1792
>
>         //exit(1);

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无觅