Java如何使用Lettuce客戶端在Redis主從模式下執行指令

1 redis主從複製的概念

在多機環境下，一個redis服務接收寫入命令，並在自身資料和狀態發生變化時將其複製到一個或多個redis。這種模式稱為主從複製。透過指令slaveof，在Redis中可以讓一個Redis伺服器複製另一個Redis伺服器的資料和狀態。我們將主伺服器稱為master,從伺服器稱為slave。

主從複製保證了網路異常正常時，網路斷開重的情況下複製資料。網路正常時master會透過發送指令保持對slave更新，更新包含客戶端的寫入，key的過期或被逐出等網路異常，master與slave連線斷開一段時間，slave重連上master後會嘗試部分重同步，重新取得連線斷開期間遺失的命令。當無法進行部分重同步，則會執行全量重同步。

2 為什麼需要主從複製

為了確保資料不會遺失，有時會用到持久化功能。但這樣會增加磁碟IO操作。使用主從複製技術可以取代持久化，減少IO操作，從而降低延遲並提高效能。

主從模式下，master負責處理寫，slave負責讀取。儘管主從同步可能會導致資料不一致，但它可以提高讀取操作的吞吐量。主從模式避免了redis單點風險。透過副本提高系統可用性。如果主節點掛掉，透過從節點選舉新的節點作為主節點以確保系統可用。

3 主從複製配置及原理

主從複製可以分為三個階段：初始化、同步、命令傳播。

當伺服器執行完slaveof指令後，從伺服器與主伺服器建立套接字連接，完成初始化。如果主伺服器正常，建立連線後會透過ping指令進行心跳偵測並回傳回應。當發生故障並收不到回應時，從節點將會重新嘗試與主節點進行連線。如果master設定了認證訊息，則會再檢查認證資料是否正確。如果認證失敗，則會報錯。

在初始化完成之後，當master接收到slave的資料同步指令時，需要根據情況來決定是執行全量同步還是部分同步。

在同步完成後， 主伺服器和從伺服器透過心跳偵測確認彼此的線上狀態，以進行指令傳輸。 slave同時傳送自己複製緩衝區的偏移量給master。根據這些請求，master會判斷是否需要將新產生的指令同步到slave。 slave收到同步的指令後執行，最後與master保持同步。

4 使用Lettuce在主從模式下執行指令

Jedis、Redission和Lettuce是常見的Java Redis客戶端。這裡將透過Lettuce來示範主從模式下的讀寫分離指令執行。

<dependency>
    <groupId>io.lettuce</groupId>
    <artifactId>lettuce-core</artifactId>
    <version>5.1.8.RELEASE</version>
</dependency>

下面透過

package redis;
import io.lettuce.core.ReadFrom;
import io.lettuce.core.RedisClient;
import io.lettuce.core.RedisURI;
import io.lettuce.core.api.sync.RedisCommands;
import io.lettuce.core.codec.Utf8StringCodec;
import io.lettuce.core.masterslave.MasterSlave;
import io.lettuce.core.masterslave.StatefulRedisMasterSlaveConnection;
import org.assertj.core.util.Lists;
 class MainLettuce {
    public static void main(String[] args) {
        List<RedisURI> nodes = Lists.newArrayList(
                RedisURI.create("redis://localhost:7000"),
                RedisURI.create("redis://localhost:7001")
        );
        RedisClient redisClient = RedisClient.create();
        StatefulRedisMasterSlaveConnection<String, String> connection = MasterSlave.connect(
                redisClient,
                new Utf8StringCodec(), nodes);
        connection.setReadFrom(ReadFrom.SLAVE);
        RedisCommands<String, String> redisCommand = connection.sync();
        redisCommand.set("master","master write test2");
        String value = redisCommand.get("master");
        System.out.println(value);
        connection.close();
        redisClient.shutdown();
    }
}

補充：Redis 用戶端之Lettuce配置使用（基於Spring Boot 2.x）

##開發環境：使用Intellij IDEA Maven Spring Boot 2.x JDK 8

Spring Boot 從2.0版本開始，將預設的Redis客戶端Jedis替換問Lettuce，以下描述Lettuce的設定使用。

1.在專案的pom.xml檔案下，引入Redis在Spring Boot 下的相關Jar套件依賴

<properties>
    <redisson.version>3.8.2</redisson.version>
</properties>
<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

2.在專案的resources目錄下，在application.yml檔案裡新增lettuce的設定參數

#Redis配置
spring:
  redis:
    database: 6  #Redis索引0~15，默认为0
    host: 127.0.0.1
    port: 6379
    password:  #密码（默认为空）
    lettuce: # 这里标明使用lettuce配置
      pool:
        max-active: 8   #连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）
        max-wait: -1ms  #连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制）
        max-idle: 5     #连接池中的最大空闲连接
        min-idle: 0     #连接池中的最小空闲连接
    timeout: 10000ms    #连接超时时间（毫秒）

3.新增Redisson的設定參數讀取類別RedisConfig

package com.dbfor.redis.config;
import org.springframework.cache.annotation.CachingConfigurerSupport;
import org.springframework.cache.annotation.EnableCaching;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
@Configuration
@EnableCaching
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {
    /**
     * RedisTemplate配置
     * @param connectionFactory
     * @return
     */
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(LettuceConnectionFactory connectionFactory) {
        // 配置redisTemplate
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(connectionFactory);
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());//key序列化
        redisTemplate.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());//value序列化
        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }
}

4.建構Spring Boot的啟動類別RedisApplication

package com.dbfor.redis;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class RedisApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RedisApplication.class);
    }
}

5.編寫測試類別RedisTest

package com.dbfor.redis;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;
@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
@Component
public class RedisTest {
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
    @Test
    public void set() {
        redisTemplate.opsForValue().set("test:set1", "testValue1");
        redisTemplate.opsForSet().add("test:set2", "asdf");
        redisTemplate.opsForHash().put("hash2", "name1", "lms1");
        redisTemplate.opsForHash().put("hash2", "name2", "lms2");
        redisTemplate.opsForHash().put("hash2", "name3", "lms3");
        System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("test:set"));
        System.out.println(redisTemplate.opsForHash().get("hash2", "name1"));
    }
}

6.在Redis上查看運行結果

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