redis緩存服務(wù)器

一、 redis介紹
redis是一個(gè)key-value存儲(chǔ)系統(tǒng)。和Memcached類似，它支持存儲(chǔ)的value類型相對(duì)更多，包括
string(字符串)、 list(鏈表)、 set(集合)、 zset(sorted set --有序集合)和hash（哈希類型） 。 與memcached
一樣，為了保證效率，數(shù)據(jù)都是緩存在內(nèi)存中。區(qū)別的是redis會(huì)周期性的把更新的數(shù)據(jù)寫入磁盤
或者把修改操作寫入追加的記錄文件，并且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)master-slave(主從)同步。
Redis是一個(gè)高性能的key-value數(shù)據(jù)庫。 redis的出現(xiàn)，很大程度補(bǔ)償了memcached這類key/value
存儲(chǔ)的不足，在部分場合可以對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫起到很好的補(bǔ)充作用。它提供了Java， C/C++， C#，
PHP， JavaScript， Perl， Object-C， Python， Ruby等客戶端，使用很方便。
如果簡單地比較Redis與Memcached的區(qū)別， 基本上有以下3點(diǎn)：
1、 Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數(shù)據(jù)，同時(shí)還提供list， set， zset， hash等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)。
2、 Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)的備份，即master-slave模式的數(shù)據(jù)備份。
3、 Redis支持?jǐn)?shù)據(jù)的持久化，可以將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)保持在磁盤中，重啟的時(shí)候可以再次加載進(jìn)行
使用。
在Redis中，并不是所有的數(shù)據(jù)都一直存儲(chǔ)在內(nèi)存中的。這是和Memcached相比一個(gè)最大的區(qū)別。
Redis只會(huì)緩存所有的key的信息，如果Redis發(fā)現(xiàn)內(nèi)存的使用量超過了某一個(gè)閥值，將觸發(fā)swap
的操作， Redis根據(jù)“swappability = age*log(size_in_memory)”計(jì)算出哪些key對(duì)應(yīng)的value需要swap
到磁盤。然后再將這些key對(duì)應(yīng)的value持久化到磁盤中，同時(shí)在內(nèi)存中清除。這種特性使得Redis
可以保持超過其機(jī)器本身內(nèi)存大小的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，機(jī)器本身的內(nèi)存必須要能夠保持所有的key，
因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)是不會(huì)進(jìn)行swap操作的。
當(dāng)從Redis中讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候，如果讀取的key對(duì)應(yīng)的value不在內(nèi)存中， 那么Redis就需要從swap
文件中加載相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后再返回給請求方。
memcached和redis的比較
1、 網(wǎng)絡(luò)IO模型
Memcached是多線程，非阻塞IO復(fù)用的網(wǎng)絡(luò)模型，分為監(jiān)聽主線程和worker子線程，監(jiān)聽線程監(jiān)
聽網(wǎng)絡(luò)連接，接受請求后，將連接描述字pipe 傳遞給worker線程，進(jìn)行讀寫IO, 網(wǎng)絡(luò)層使用
libevent封裝的事件庫，多線程模型可以發(fā)揮多核作用。
Redis使用單線程的IO復(fù)用模型，自己封裝了一個(gè)簡單的AeEvent事件處理框架，主要實(shí)現(xiàn)了epoll、
kqueue和select，對(duì)于單純只有IO操作來說，單線程可以將速度優(yōu)勢發(fā)揮到最大，但是Redis也提
供了一些簡單的計(jì)算功能，比如排序、聚合等，對(duì)于這些操作，單線程模型實(shí)際會(huì)嚴(yán)重影響整體
吞吐量， CPU計(jì)算過程中，整個(gè)IO調(diào)度都是被阻塞住的。
2、 內(nèi)存管理方面
Memcached使用預(yù)分配的內(nèi)存池的方式，使用slab和大小不同的chunk來管理內(nèi)存， value根據(jù)大
小選擇合適的chunk存儲(chǔ)。 Redis使用現(xiàn)場申請內(nèi)存的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
3、 存儲(chǔ)方式及其它方面
Memcached基本只支持簡單的key-value存儲(chǔ)，不支持持久化和復(fù)制等功能， Redis除key/value之外，
還支持list,set,sortedset,hash等眾多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
二、 如何保持session會(huì)話
目前，為了使web能適應(yīng)大規(guī)模的訪問，需要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的集群部署。集群最有效的方案就是負(fù)載
均衡，而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡用戶每一個(gè)請求都有可能被分配到不固定的服務(wù)器上，這樣我們首先要解
決session的統(tǒng)一來保證無論用戶的請求被轉(zhuǎn)發(fā)到哪個(gè)服務(wù)器上都能保證用戶的正常使用，即需
要實(shí)現(xiàn)session的共享機(jī)制。
在集群系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)session統(tǒng)一的有如下幾種方案：
1、 請求精確定位： sessionsticky，例如基于訪問ip的hash策略， 即當(dāng)前用戶的請求都集中定位
到一臺(tái)服務(wù)器中，這樣單臺(tái)服務(wù)器保存了用戶的session登錄信息，如果宕機(jī)，則等同于單點(diǎn)部
署，會(huì)丟失， 會(huì)話不復(fù)制。
2、 session復(fù)制共享： sessionreplication，如tomcat自帶session共享， 主要是指集群環(huán)境下，
多臺(tái)應(yīng)用服務(wù)器之間同步session，使session保持一致，對(duì)外透明。 如果其中一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生
故障，根據(jù)負(fù)載均衡的原理， 調(diào)度器會(huì)遍歷尋找可用節(jié)點(diǎn)，分發(fā)請求，由于session已同步，故
能保證用戶的session信息不會(huì)丟失， 會(huì)話復(fù)制,。
此方案的不足之處：
必須在同一種中間件之間完成(如:tomcat-tomcat之間).
session復(fù)制帶來的性能損失會(huì)快速增加.特別是當(dāng)session中保存了較大的對(duì)象,而且對(duì)象變化
較快時(shí), 性能下降更加顯著， 會(huì)消耗系統(tǒng)性能。 這種特性使得web應(yīng)用的水平擴(kuò)展受到了限制。
Session內(nèi)容通過廣播同步給成員，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)流量瓶頸，即便是內(nèi)網(wǎng)瓶頸。 在大并發(fā)下表現(xiàn)并
不好
3、 基于cache DB緩存的session共享
基于memcache/redis緩存的 session 共享
即使用cacheDB存取session信息，應(yīng)用服務(wù)器接受新請求將session信息保存在cache DB中，當(dāng)
應(yīng)用服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)， 調(diào)度器會(huì)遍歷尋找可用節(jié)點(diǎn)，分發(fā)請求，當(dāng)應(yīng)用服務(wù)器發(fā)現(xiàn)session不
在本機(jī)內(nèi)存時(shí)，則去cache DB中查找，如果找到則復(fù)制到本機(jī)，這樣實(shí)現(xiàn)session共享和高可用。
三、 nginx+tomcat+redis實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡、 session共享
1、實(shí)驗(yàn)環(huán)境
主機(jī) 操作系統(tǒng) IP地址
Nginx 192.168.1.10
Tomcat-1 192.168.1.20
Tomcat-2 Centos7.2 192.168.1.30
Mysql 192.168.1.40
Redis 192.168.1.80
2、實(shí)驗(yàn)拓?fù)?br/>
在這個(gè)圖中， nginx做為反向代理，實(shí)現(xiàn)靜動(dòng)分離，將客戶動(dòng)態(tài)請求根據(jù)權(quán)重隨機(jī)分配給兩臺(tái)tomcat
服務(wù)器， redis做為兩臺(tái)tomcat的共享session數(shù)據(jù)服務(wù)器， mysql做為兩臺(tái)tomcat的后端數(shù)據(jù)庫。
3、 nginx安裝配置
使用Nginx作為Tomcat的負(fù)載平衡器， Tomcat的會(huì)話Session數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Redis，能夠?qū)崿F(xiàn)零宕機(jī)的
7x24效果。因?yàn)閷?huì)話存儲(chǔ)在Redis中，因此Nginx就不必配置成stick粘貼某個(gè)Tomcat方式，這樣
才能真正實(shí)現(xiàn)后臺(tái)多個(gè)Tomcat負(fù)載平衡。

(1) 安裝nginx
安裝nginx依賴包
yum -y install openssl-devel pcre-devel zlib-devel
編譯安裝nginx

鏈接nginx命令目錄
ln -s /usr/local/nginx/sbin/nginx /usr/local/sbin/
（2）配置nginx反向代理： 反向代理+負(fù)載均衡+健康探測， nginx.conf文件內(nèi)容：

Vim  /usr/local/nginx/conf/nginx.conf  添加
20 添加
upstream backend_tomcat {
server 192.168.1.20:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s;
server 192.168.1.30:8080 weight=1 max_fails=2 fail_timeout=10s;
}
24添加
proxy_connect_timeout 75;
proxy_send_timeout 75;
proxy_read_timeout 75;
proxy_buffer_size 4k;
proxy_buffers 4 32k;
proxy_busy_buffers_size 64k;
proxy_temp_file_write_size 64k;
48 添加
location / {
           # root   html;
            # index  index.jsp index.html index.htm;
             proxy_pass http://backend_tomcat;
proxy_redirect off;
proxy_set_header Host $host;
proxy_set_header X-Real-IP $remote_addr;
proxy_set_header X-Forwarded-For $proxy_add_x_forwarded_for;
proxy_next_upstream error timeout invalid_header http_500 http_502 http_503 http_504;

        }

50添加

(2) 開啟nginx并查看端口

4、安裝部署tomcat應(yīng)用程序服務(wù)器（兩臺(tái)都是）
（1）安裝tomcat并開啟，查看端口

20 tar zxf apache-tomcat-8.5.35.tar.gz
將解壓生成的文件夾移動(dòng)到/usr/local/下，并改名為tomcat

   21  mv apache-tomcat-8.5.35 /usr/local/tomcat
   22 /usr/local/tomcat/bin/startup.sh
   23 netstat -anpt |grep  8080

瀏覽器測試

好了，大家可以看到訪成功。說明我們的tomcat安裝完成，下面我們來修改配置文件
（2）設(shè)置默認(rèn)虛擬主機(jī)
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml 150添加
<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="true"/>

（3）創(chuàng)建所需目錄和網(wǎng)頁

   30  mkdir -p /web/webapp1
   31  vim /web/webapp1/index.jsp

<%@page language="java" import="java.util.*" pageEncoding="UTF-8"%>

<html>
<head>
<title>tomcat-1</title>   
</head>
<body>
<h2><font color="red">Session serviced by tomcat</font></h2>
<table aligh="center" border="1">
<tr>
<td>Session ID</td>
<td><%=session.getId() %></td>
<% session.setAttribute("abc","abc");%>
</tr>
<tr>
<td>Created on</td>
<td><%= session.getCreationTime() %></td>
</tr>
</table>
</body>
<html>

（4）重啟tomcat

（5）瀏覽器測試

驗(yàn)證健康檢查的方法可以關(guān)掉一臺(tái)tomcat主機(jī)，用客戶端瀏覽器測試訪問。從上面的結(jié)果能看出兩次訪問， nginx把訪問請求分別分發(fā)給了后端的tomcat-1和tomcat-2，客戶端的訪問請求實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡，但sessionid并不一樣。 所以，到這里我們準(zhǔn)備工作就全部完成了，下面我們來配置tomcat通過redis實(shí)現(xiàn)會(huì)話保持。

5、 安裝redis
（1）編譯安裝redis

   23  rz
   24  tar zxf redis-4.0.14.tar.gz 
   25  mv redis-4.0.14 /usr/local/redis
   26  cd /usr/local/redis/
   27  make && make install

（2）切換到utils目錄下，執(zhí)行redis初始化腳本install_server.sh

   29  cd utils/
   30  ./install_server.sh 
   31  netstat  -anput | grep redis

通過上面的安裝過程，我們可以看出redis初始化后redis配置文件為
/etc/redis/6379.conf，日志文件為/var/log/redis_6379.log，數(shù)據(jù)文件dump.rdb存
放到/var/lib/redis/6379目錄下，啟動(dòng)腳本為/etc/init.d/redis_6379。
現(xiàn)在我們要使用systemd，所以在 /etc/systems/system 下創(chuàng)建一個(gè)單位文件名字
為 redis_6379.service。
（3）修改 /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 70修改
requirepass 123.com 501去注釋設(shè)置密碼
（4）重啟一下redis并看端口

/etc/init.d/redis_6379 restart
netstat -anput | grep redis
(5)redis測試

6、 配置tomcat session redis同步 （兩臺(tái)tomcat都是）
（1）下載tomcat-redis-session-manager相應(yīng)的jar包，下載完成后拷貝到$TOMCAT_HOME/lib中

（2）修改/usr/local/tomcat/conf/context.xml 倒數(shù)第二行添加

<Manager pathname="" />    去注釋
<Valve className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionHandlerValve" />
<Manager className="com.orangefunction.tomcat.redissessions.RedisSessionManager"
host="192.168.1.40"
password="123.com"
port="6379"
database="0"
maxInactiveInterval="60" />

（3）重啟tomcat

（4）redis重啟

（5）瀏覽器測試


可以看出，分別訪問了不同的tomcat，但是得到的session卻是相同的，說明達(dá)到了集群的目的。
（6）redis測試

7. tomcat連接數(shù)據(jù)庫
   <1> mv /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/ /web/webapp1/
   
   
   

192.168.1.80 作為mysql數(shù)據(jù)庫服務(wù)器
（1）mysql配置


mysql -u root -p 123
grant all on . to javauser@'192.168.1.%' identified by 'javapasswd';
create database javatest;
use javatest;
create table testdata(id int not null auto_increment primary key,foo varchar(25),bar int);
insert into testdata(foo,bar) values ('hello','123456'),('ok','654321'),('xgp','1123645');
select * from testdata;
（2）tomcat配置（兩臺(tái)都是）
進(jìn)入配置教程

<1>/usr/local/tomcat/conf/context.xml 倒數(shù)第二行添加

<Resource name="jdbc/TestDB" auth="Container" type="javax.sql.DataSource"
               maxTotal="100" maxIdle="30" maxWaitMillis="10000"
               username="javauser" password="javapasswd" driverClassName="com.mysql.jdbc.Driver"
               url="jdbc:mysql://192.168.1.80:3306/javatest"/>

<2>創(chuàng)建所需目錄和網(wǎng)頁

  55  cd /web/webapp1/
   56  mkdir WEB-INF
   57  vim WEB-INF/web.xml  添加

 <web-app xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
    xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/j2ee
http://java.sun.com/xml/ns/j2ee/web-app_2_4.xsd"
    version="2.4">
  <description>MySQL Test App</description>
  <resource-ref>
      <description>DB Connection</description>
      <res-ref-name>jdbc/TestDB</res-ref-name>
      <res-type>javax.sql.DataSource</res-type>
      <res-auth>Container</res-auth>
  </resource-ref>
</web-app>

<3>創(chuàng)建test.jsp網(wǎng)頁
vim /web/webapp1/test.jsp 修改

<%@ page language="java" import="java.sql.*" pageEncoding="GB2312"%>
<html>
<head>
<title>MySQL-1</title>
</head>
<body>
connect MySQL<br>
<%
String driverClass="com.mysql.jdbc.Driver";
String url="jdbc:mysql://192.168.1.80:3306/javatest";
String username = "javauser";
String password = "javapasswd";
Class.forName(driverClass);
Connection conn=DriverManager.getConnection(url, username, password);
Statement stmt=conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt.executeQuery("select * from testdata");
while(rs.next()){
out.println("<br>foo:"+rs.getString(2)+"bar:"+rs.getString(3));
}
rs.close();
stmt.close();
conn.close();
%>

<4>重啟tomcat

40 /usr/local/tomcat/bin/shutdown.sh
41 /usr/local/tomcat/bin/startup.sh

（3）瀏覽器測試