Redis 分散キャッシュのデプロイメントスキームの詳細な説明

Redis の分散デプロイメントには次の利点があります。

• 高可用性: 分散展開により、単一障害点を回避し、システムの可用性を向上させることができます。
• ハイパフォーマンス: 分散展開では、ノード数を増やすことでシステムのスループットと応答速度を向上させることができます。
• 拡張が簡単: 分散導入では、新しいノードを追加するだけで、システムの容量とパフォーマンスを簡単に拡張できます。

Redis を分散するには、マスター/スレーブ レプリケーション、センチネル モード、クラスター モードなど、さまざまな方法があります。それぞれの方法には利点と欠点があり、ビジネス ニーズと実情に応じて選択する必要があります。導入中は、システムの安定性と信頼性を確保するために、ノード間の通信、データの同期、負荷分散などの問題に注意を払う必要があります。

Redis マスター/スレーブ レプリケーションのデプロイメント

序章

Redis マスター/スレーブ レプリケーション モードでは、1 つの Redis ノードがマスター ノードとして機能し、他のノードがスレーブ ノードとして機能します。マスター ノードはデータの書き込みを担当し、スレーブ ノードはデータの読み取りとマスター ノードとのデータの同期を担当します。マスターノードは書き込まれたデータをスレーブノードに同期し、スレーブノードはデータを受信後保存し、マスターノードとの同期を維持することで、マスターノードがダウンした場合に迅速にフェイルオーバーを実行できます。

アドバンテージ

• 高可用性: マスター/スレーブ レプリケーションにより Redis の可用性が向上し、マスター ノードがダウンした場合でも、スレーブ ノードがすぐに作業を引き継ぎ、システムの正常な動作を保証します。
• 導入が簡単: マスター/スレーブ レプリケーションの導入は比較的簡単で、複雑な構成は必要なく、スレーブ ノードにいくつかの構成を追加するだけで済みます。
• 読み取りと書き込みの分離: マスター ノードはデータの書き込みを担当し、スレーブ ノードはデータの読み取りを担当します。これにより、負荷が複数のノードに分散され、システム パフォーマンスが向上します。

欠点がある

• 単一障害点: マスター/スレーブ レプリケーションのマスター ノードには依然として単一障害点の問題があり、マスター ノードがダウンした場合、スレーブ ノードが作業を引き継ぐためにフェイルオーバーが必要になります。
• データの整合性：マスタ・スレーブレプリケーションではデータの同期に一定の遅れが生じ、データの不整合が発生する場合があります。データのリアルタイム性と一貫性を確保する必要がある場合は、クラスター モードを使用する必要があります。

導入手順

1. マスターノードを構成する

マスターノードに設定ファイルredis.confを作成し、マスターノードのIPアドレスやポート番号などの情報を設定します。

1. マスターノードを起動します

マスター ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-server /path/to/redis.conf

1. スレーブノードを構成する

スレーブノードに設定ファイルredis.confを作成し、スレーブノードのIPアドレスやポート番号などの情報を設定します。マスターノードのIPアドレスとポート番号を設定ファイルで指定する必要があります。

1. スレーブノードを起動する

スレーブ ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-server /path/to/redis.conf

1. マスター/スレーブ関係を設定する

スレーブ ノードでマスター ノードの IP アドレスとポート番号を設定します。例:

slaveof <master_ip> <master_port>

1. 主従関係を確認する

主従関係が確立されているかどうかは、info replicationコマンドで確認してください。マスターとスレーブの関係が確立されている場合、スレーブノードはマスターノードの情報を表示します。

Redis マスター/スレーブ レプリケーション モードは、Redis の可用性とパフォーマンスを向上させることができ、高度なデータのリアルタイム性と一貫性を必要としないシナリオに適しています。導入中は、システムの安定性と信頼性を確保するために、マスター ノードとスレーブ ノード間の通信やデータ同期などの問題に注意を払う必要があります。

使用するシーン

マスター/スレーブ レプリケーションは、キャッシュ システムや読み取り量が多く書き込み量が少ないビジネス システムなど、高いデータ可用性は必要だが、データのリアルタイム性や一貫性の要件はそれほど高くないシナリオに適しています。

Redis センチネル モードのデプロイメント

序章

Redis センチネル モードは特別な分散デプロイメント方法であり、マスター ノードのステータスを監視することでマスター/スレーブ レプリケーションの高可用性を実現します。Redis センチネル モードでは、マスター ノードのステータスの監視を担当する 1 つ以上のセンチネル ノードがあります。マスター ノードがダウンすると、センチネル ノードは自動的にスレーブ ノードをマスター ノードに切り替え、他のノードに更新するように通知します。このようにして、マスターノードのダウンタイムによって引き起こされるシステムの利用不能の問題を回避できます。

アドバンテージ

• 高可用性: Sentinel モードでは、マスター/スレーブ レプリケーションの高可用性を実現でき、マスター ノードがダウンした場合でも、センチネル ノードが自動的にスレーブ ノードをマスター ノードに切り替えて、システムの正常な動作を保証します。
• 導入が簡単: センチネル モードはクラスター モードに比べて導入が比較的簡単で、複雑な設定を必要とせず、センチネル ノードにいくつかの設定を追加するだけで済みます。
• 自動切り替え: Sentinel ノードはスレーブ ノードをマスター ノードに自動的に切り替えることができるため、手動切り替えのプロセスが回避され、システムの可用性が向上します。

欠点がある

• パフォーマンスの損失: Sentinel ノードは定期的にマスター ノードを検出します。これはマスター ノードのパフォーマンスに一定の影響を与えます。
• 複雑さ: Sentinel モードには複数のノード間の通信と調整が含まれるため、マスター/スレーブ レプリケーションと比較して、展開とメンテナンスの複雑さは高くなります。

使用するシーン

Sentinel モードは、読み取りが多く書き込みが少ないキャッシュ システムやビジネス システムなど、高いデータ可用性は必要だが、リアルタイム性と一貫性の要件はそれほど高くないシナリオに適しています。

導入手順

1. 設定ファイルを作成する

センチネル ノードに設定ファイル Sentinel.conf を作成し、センチネル ノードの IP アドレスとポート番号、監視対象のマスター ノードの情報を指定する必要があります。

1. センチネルノードを開始する

Sentinel ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-sentinel /path/to/sentinel.conf

1. マスターノードを構成する

マスターノードに設定ファイルredis.confを作成し、マスターノードのIPアドレスやポート番号などの情報を設定します。

1. マスターノードを起動します

マスター ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-server /path/to/redis.conf

1. スレーブノードを構成する

スレーブノードに設定ファイルredis.confを作成し、スレーブノードのIPアドレスやポート番号などの情報を設定します。マスターノードのIPアドレスとポート番号を設定ファイルで指定する必要があります。

1. スレーブノードを起動する

スレーブ ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-server /path/to/redis.conf

1. センチネルノードのステータスを確認する

コマンド Sentinel masters を使用して、センチネル ノードのステータスとマスター ノードの情報を表示します。マスター ノードがダウンすると、センチネル ノードは自動的にスレーブ ノードをマスター ノードに切り替えます。

要約する

Redis センチネル モードは、マスター/スレーブ レプリケーションの高可用性を実現する方法であり、スレーブ ノードをマスター ノードに自動的に切り替えてシステムの可用性を確保できます。クラスター モードと比較して、センチネル モードは展開と保守がそれほど複雑ではなく、高度なデータのリアルタイム性と一貫性を必要としないシナリオに適しています。

Redis クラスター モードのデプロイメント

序章

Redis クラスター モードは、可用性とパフォーマンスに優れた分散デプロイメント方法であり、データを複数のノードに分散してストレージすることができ、システムのスループットと応答速度を向上させます。Redis クラスター モードでは、複数のノードがクラスターを形成し、各ノードは一部のデータと他のノードの間のマッピング関係を保存します。データの読み取りと書き込みが必要な場合、クライアントはハッシュ アルゴリズムに従って処理するために、対応するノードにデータを送信します。

アドバンテージ

• 高可用性: Redis クラスター モードでは、単一障害点を回避し、Redis の可用性を向上させることができます。ノードがダウンすると、他のノードが作業を引き継ぎ、システムが正常に動作するようにします。
• 高パフォーマンス: Redis クラスター モードでは、ノード数を増やすことでシステムのスループットと応答速度を向上させることができます。多数の同時リクエストを処理する必要がある場合、負荷を複数のノードに分散して処理することで、パフォーマンスのボトルネックを回避できます。
• 拡張が簡単: Redis クラスター モードでは、新しいノードを追加するだけで、システムの容量とパフォーマンスを簡単に拡張できます。ノード数が少ない場合は動的拡張、ノード数が多い場合は静的フラグメンテーションを採用して展開できます。

欠点がある

• 複雑さ: Redis クラスター モードには複数のノード間の通信と調整が含まれるため、マスター/スレーブ レプリケーションやセンチネル モードと比較して、展開とメンテナンスの複雑さは高くなります。
• データの整合性: Redis クラスターモードではデータの同期に一定の遅延があり、データの不整合が発生する可能性があります。データのリアルタイム性と一貫性を確保する必要がある場合は、他の方法を使用する必要があります。

使用するシーン

Redis クラスター モードは、電子商取引 Web サイト、オンライン ゲーム、ソーシャル プラットフォームなど、高いデータ可用性とパフォーマンスを必要とするシナリオに適しています。

導入手順

1. 設定ファイルを作成する

各ノードに設定ファイル redis.conf を作成し、ノードの IP アドレスやポート番号などの情報を設定します。クラスターモードのパラメーター (クラスター有効、クラスター構成ファイル、クラスターノードタイムアウトなど) を構成ファイルで指定する必要があります。

1. 開始ノード

各ノードを起動するときは、次のように構成ファイルのパスと名前を指定する必要があります。

redis-server /path/to/redis.conf

1. クラスターを作成する

コマンド redis-cli --cluster create <node1>:<port1> <node2>:<port2> ... <nodeN>:<portN> --cluster-replicas <replicas> を使用して Redis クラスターを作成します。このうち、<node1>:<port1> ～ <nodeN>:<portN> は各ノードの IP アドレスとポート番号、<replicas> は各マスターノードのスレーブノード数です。

1. クラスターのステータスを確認する

コマンド redis-cli --cluster check <ip>:<port> を使用して、クラスターのステータスを確認します。クラスタの状態が正常であれば、各ノードの情報とデータ分布が表示されます。

要約する

Redis クラスター モードは、可用性とパフォーマンスに優れた分散デプロイ方法であり、データの可用性とパフォーマンス要件が高いシナリオに適しています。導入中は、システムの安定性と信頼性を確保するために、ノード間の通信、データの同期、負荷分散などの問題に注意を払う必要があります。

Redis クラスターを Docker にデプロイする

1. Redis ミラーをダウンロードする

次のコマンドを使用して、Docker Hub から Redis イメージをダウンロードします。

docker pull redis

1. Dockerネットワークを作成する

次のコマンドを使用して Docker ネットワークを作成します。

docker network create redis-network

1. Redisコンテナを起動する

次のコマンドを使用して 6 つの Redis コンテナーを起動します。

docker run -d --name redis1 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes
docker run -d --name redis2 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes
docker run -d --name redis3 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes
docker run -d --name redis4 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes
docker run -d --name redis5 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes
docker run -d --name redis6 --net redis-network redis redis-server --appendonly yes

1. Redis クラスターを作成する

次のコマンドを使用して Redis クラスターを作成します。

docker run -it --rm --net redis-network redis redis-cli --cluster create \\\\
  172.18.0.2:6379 172.18.0.3:6379 172.18.0.4:6379 \\\\
  172.18.0.5:6379 172.18.0.6:6379 172.18.0.7:6379 \\\\
  --cluster-replicas 1

このうち、172.18.0.2～172.18.0.7はRedisコンテナのIPアドレス、6379はRedisコンテナのポート番号、--cluster-replicas 1は各マスターノードにスレーブノードがあることを意味します。

1. Redis クラスターのステータスを確認する

次のコマンドを使用して Redis クラスターのステータスを確認します。

docker run -it --rm --net redis-network redis redis-cli --cluster check 172.18.0.2:6379

クラスタの状態が正常であれば、各ノードの情報とデータ分布が表示されます。

要約する

Redis クラスターを Docker にデプロイすると、テストと開発に便利であり、Redis の可用性とパフォーマンスも向上します。導入中は、システムの安定性と信頼性を確保するために、ノード間の通信、データの同期、負荷分散などの問題に注意を払う必要があります。