redis緩存服務器

一、 redis介紹
redis是一個key-value存儲系統。和Memcached類似，它支持存儲的value類型相對更多，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，數據都是緩存在內存中。區別的是redis會周期性的把更新的數據寫入磁盤
或者把修改操作寫入追加的記錄文件，并且在此基礎上實現master-slave(主從)同步。
Redis是一個高性能的key-value數據庫。 redis的出現，很大程度補償了memcached這類key/value
存儲的不足，在部分場合可以對關系數據庫起到很好的補充作用。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的區別， 基本上有以下3點：
1、 Redis不僅僅支持簡單的k/v類型的數據，同時還提供list， set， zset， hash等數據結構的存儲。
2、 Redis支持數據的備份，即master-slave模式的數據備份。
3、 Redis支持數據的持久化，可以將內存中的數據保持在磁盤中，重啟的時候可以再次加載進行
使用。
在Redis中，并不是所有的數據都一直存儲在內存中的。這是和Memcached相比一個最大的區別。
Redis只會緩存所有的key的信息，如果Redis發現內存的使用量超過了某一個閥值，將觸發swap
的操作， Redis根據“swappability = age*log(size_in_memory)”計算出哪些key對應的value需要swap
到磁盤。然后再將這些key對應的value持久化到磁盤中，同時在內存中清除。這種特性使得Redis
可以保持超過其機器本身內存大小的數據。當然，機器本身的內存必須要能夠保持所有的key，
因為這些數據是不會進行swap操作的。
當從Redis中讀取數據的時候，如果讀取的key對應的value不在內存中， 那么Redis就需要從swap
文件中加載相應數據，然后再返回給請求方。
memcached和redis的比較
1、 網絡IO模型
Memcached是多線程，非阻塞IO復用的網絡模型，分為監聽主線程和worker子線程，監聽線程監
聽網絡連接，接受請求后，將連接描述字pipe 傳遞給worker線程，進行讀寫IO, 網絡層使用
libevent封裝的事件庫，多線程模型可以發揮多核作用。
Redis使用單線程的IO復用模型，自己封裝了一個簡單的AeEvent事件處理框架，主要實現了epoll、
kqueue和select，對于單純只有IO操作來說，單線程可以將速度優勢發揮到最大，但是Redis也提
供了一些簡單的計算功能，比如排序、聚合等，對于這些操作，單線程模型實際會嚴重影響整體
吞吐量， CPU計算過程中，整個IO調度都是被阻塞住的。
2、 內存管理方面
Memcached使用預分配的內存池的方式，使用slab和大小不同的chunk來管理內存， value根據大
小選擇合適的chunk存儲。 Redis使用現場申請內存的方式來存儲數據。
3、 存儲方式及其它方面
Memcached基本只支持簡單的key-value存儲，不支持持久化和復制等功能， Redis除key/value之外，
還支持list,set,sortedset,hash等眾多數據結構
二、 如何保持session會話
目前，為了使web能適應大規模的訪問，需要實現應用的集群部署。集群最有效的方案就是負載
均衡，而實現負載均衡用戶每一個請求都有可能被分配到不固定的服務器上，這樣我們首先要解
決session的統一來保證無論用戶的請求被轉發到哪個服務器上都能保證用戶的正常使用，即需
要實現session的共享機制。
在集群系統下實現session統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， 即當前用戶的請求都集中定位
到一臺服務器中，這樣單臺服務器保存了用戶的session登錄信息，如果宕機，則等同于單點部
署，會丟失， 會話不復制。
2、 session復制共享： sessionreplication，如tomcat自帶session共享， 主要是指集群環境下，
多臺應用服務器之間同步session，使session保持一致，對外透明。 如果其中一臺服務器發生
故障，根據負載均衡的原理， 調度器會遍歷尋找可用節點，分發請求，由于session已同步，故
能保證用戶的session信息不會丟失， 會話復制,。
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復制帶來的性能損失會快速增加.特別是當session中保存了較大的對象,而且對象變化
較快時, 性能下降更加顯著， 會消耗系統性能。 這種特性使得web應用的水平擴展受到了限制。
Session內容通過廣播同步給成員，會造成網絡流量瓶頸，即便是內網瓶頸。 在大并發下表現并
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，應用服務器接受新請求將session信息保存在cache DB中，當
應用服務器發生故障時， 調度器會遍歷尋找可用節點，分發請求，當應用服務器發現session不
在本機內存時，則去cache DB中查找，如果找到則復制到本機，這樣實現session共享和高可用。
三、 nginx+tomcat+redis實現負載均衡、 session共享
1、實驗環境
主機 操作系統 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、實驗拓撲

在這個圖中， nginx做為反向代理，實現靜動分離，將客戶動態請求根據權重隨機分配給兩臺tomcat
服務器， redis做為兩臺tomcat的共享session數據服務器， mysql做為兩臺tomcat的后端數據庫。
3、 nginx安裝配置
使用Nginx作為Tomcat的負載平衡器， Tomcat的會話Session數據存儲在Redis，能夠實現零宕機的
7x24效果。因為將會話存儲在Redis中，因此Nginx就不必配置成stick粘貼某個Tomcat方式，這樣
才能真正實現后臺多個Tomcat負載平衡。

(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+負載均衡+健康探測， nginx.conf文件內容：

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應用程序服務器（兩臺都是）
（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）設置默認虛擬主機
vim /usr/local/tomcat/conf/server.xml 150添加
<Context docBase="/web/webapp1" path="" reloadable="true"/>

（3）創建所需目錄和網頁

   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

驗證健康檢查的方法可以關掉一臺tomcat主機，用客戶端瀏覽器測試訪問。從上面的結果能看出兩次訪問， nginx把訪問請求分別分發給了后端的tomcat-1和tomcat-2，客戶端的訪問請求實現了負載均衡，但sessionid并不一樣。 所以，到這里我們準備工作就全部完成了，下面我們來配置tomcat通過redis實現會話保持。

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，數據文件dump.rdb存
放到/var/lib/redis/6379目錄下，啟動腳本為/etc/init.d/redis_6379。
現在我們要使用systemd，所以在 /etc/systems/system 下創建一個單位文件名字
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tomcat都是）
（1）下載tomcat-redis-session-manager相應的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，說明達到了集群的目的。
（6）redis測試

7. tomcat連接數據庫
   <1> mv /usr/local/tomcat/webapps/ROOT/ /web/webapp1/
   
   
   

192.168.1.80 作為mysql數據庫服務器
（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（兩臺都是）
進入配置教程

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

<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>創建所需目錄和網頁

  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>創建test.jsp網頁
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