SpringBoot整合Redis单机/哨兵/集群模式指南

本文旨在为后端开发者提供一份在 Spring Boot 项目中整合 Redis 的实践指南，涵盖单节点、主从、哨兵及集群四种常见部署模式。我们将探讨每种模式的配置方法、适用场景及关键注意事项，帮助您根据实际需求选择并实施最合适的 Redis 解决方案。

核心技术栈: Spring Boot, Redis, Lettuce (Spring Boot 2.x 默认 Redis 客户端)

项目仓库：github gitee

通用配置与基础

在深入不同模式之前，我们需要引入必要的 Maven 依赖并配置基础的 RedisTemplate，以便在 Spring Boot 应用中与 Redis 进行交互。

Maven 依赖引入

确保您的 pom.xml 文件包含以下依赖：

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-parent</artifactId>
    <version>2.2.6.RELEASE</version>
    <!-- 建议使用更新的 Spring Boot 版本以获得更好的特性和支持 -->
</parent>

<dependencies>
    <!-- Spring Web Starter -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Spring Data Redis Starter (包含 Lettuce 客户端) -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Lettuce 连接池依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>

    <!-- Lombok (可选，简化代码) -->
    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
</dependencies>

• spring-boot-starter-data-redis: 核心依赖，提供了 Spring Data Redis 的抽象和 Lettuce 客户端。
• commons-pool2: Lettuce 客户端需要此依赖来实现连接池。

Redis 配置类 (RedisConfig)

为了更友好地处理 Redis 数据的序列化（特别是对象存储），我们通常会自定义 RedisTemplate 的序列化器。默认的 JDK 序列化可读性差且可能存在安全风险。推荐使用 JSON 格式。

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    @SuppressWarnings("all") // 压制所有警告，实际项目中应谨慎使用
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory); // 设置连接工厂

        // 使用 Jackson2JsonRedisSerializer 来序列化和反序列化 redis 的 value 值
        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jacksonSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        // 指定要序列化的域，field,get和set,以及修饰符范围，ANY是都有包括private和public
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        // 指定序列化输入的类型，类必须是非final修饰的，final修饰的类，比如String,Integer等会跑出异常
        // om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL); // 在较新的 Jackson 版本中可能已被弃用或推荐其他方式
        om.activateDefaultTyping(om.getPolymorphicTypeValidator(), ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL); // 更推荐的方式
        jacksonSerializer.setObjectMapper(om);

        // String 的序列化
        StringRedisSerializer stringSerializer = new StringRedisSerializer();

        // key 采用 String 的序列化方式
        template.setKeySerializer(stringSerializer);
        // hash 的 key 也采用 String 的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(stringSerializer);
        // value 序列化方式采用 jackson
        template.setValueSerializer(jacksonSerializer);
        // hash 的 value 序列化方式采用 jackson
        template.setHashValueSerializer(jacksonSerializer);

        // 开启事务支持 (可选，根据业务需求决定)
        // template.setEnableTransactionSupport(true);

        template.afterPropertiesSet(); // 应用配置
        return template;
    }
}

• 序列化：配置了 Key 使用 StringRedisSerializer，Value 和 HashValue 使用 Jackson2JsonRedisSerializer。这使得 Redis 中存储的数据更易读，且方便不同语言的应用共享数据。
• ObjectMapper 配置：允许 Jackson 序列化所有字段，并启用了默认类型信息（NON_FINAL），这对于存储多态类型对象非常重要，但需注意安全风险和兼容性。

Redis 工具类 (RedisUtil) (可选)

原文提供了一个非常详尽的 RedisUtil 类，封装了 RedisTemplate 的各种操作。这对于简化业务代码调用非常有帮助。

// RedisUtil.java 内容... (同原文，此处省略以保持篇幅简洁)
// 建议将 RedisUtil 放在项目代码中或参考原文 Gitee 链接获取完整代码
// https://gitee.com/liboshuai01/spring-redis-test/blob/master/src/main/java/com/example/demo/config/RedisUtil.java

• 使用建议：虽然 RedisUtil 提供了便利，但在某些场景下，直接使用 RedisTemplate 或其提供的 opsForXXX() 方法（如 opsForValue(), opsForHash() 等）能提供更清晰的语义和更强的类型检查。根据团队习惯和项目复杂度决定是否使用此类工具类。

---

单节点模式 (Standalone)

最简单的模式，适用于开发、测试或数据量、并发量不高的场景。

模式介绍

• 单个 Redis 实例提供服务。
• 简单易部署。
• 无高可用性，节点宕机服务即中断。

application.yaml 配置

spring:
  redis:
    host: 127.0.0.1       # Redis 服务器地址
    port: 6379           # Redis 服务器端口
    password: your_password # Redis 访问密码 (如果没有设置，则无需此行或留空)
    database: 0          # 使用的 Redis 数据库索引 (默认 0)
    timeout: 5000ms      # 连接超时时间 (单位：毫秒)，建议使用 'ms' 后缀明确单位

    lettuce:
      pool:
        min-idle: 0         # 连接池中的最小空闲连接
        max-idle: 8         # 连接池中的最大空闲连接
        max-active: 8       # 连接池最大连接数
        max-wait: -1ms      # 连接池最大阻塞等待时间 (-1 表示无限等待)，建议使用 '-1ms' 或 '-1'

整合说明

只需上述 application.yaml 配置，配合前面定义的 RedisConfig，Spring Boot 即可自动配置好连接单节点 Redis 的 RedisTemplate。随后可以通过注入 RedisTemplate 或 RedisUtil 来使用 Redis。

---

主从模式 (Master-Slave) / 读写分离

模式介绍

• 数据冗余：Master 的数据会实时同步到 Slave 节点。
• 读写分离：Master 负责写操作和部分读操作，Slave 负责读操作，分摊读压力。
• 基础高可用：Master 宕机后，无法进行写操作，但 Slave 仍可提供读服务。需手动或借助其他机制（如 Sentinel）进行 Master 切换。

Spring Boot 整合方式

Spring Boot 的标准自动配置并不直接支持针对 Master-Slave 模式的读写分离优化。spring-boot-starter-data-redis 默认会将所有操作（读和写）都发送到配置的节点（通常是 Master）。

常见处理方式：

1. 简单配置 (不实现读写分离)：

   • 将 application.yaml 配置指向 Master 节点（如同单节点模式）。
   • 应用所有读写请求都发往 Master。Slave 仅作为数据备份和手动故障转移的备用。
   • 这是最简单的整合方式，但未利用 Slave 的读能力。

2. 利用 Sentinel 模式 (推荐)：

   • Sentinel 模式是官方推荐的、基于主从模式实现自动故障转移和高可用的方案。它能动态发现 Master 和 Slave，并提供服务发现能力。详见下一章节。

3. 手动配置 LettuceConnectionFactory (复杂)：

   • 开发者可以不依赖自动配置，手动创建 LettuceConnectionFactory 或 JedisConnectionFactory Bean。
   • 在 Bean 配置中，可以设置 ReadFrom 策略（如 ReadFrom.REPLICA_PREFERRED），让 Lettuce 客户端优先从 Slave 读取数据。
   • 这种方式配置相对复杂，需要对 Spring Data Redis 和 Lettuce/Jedis 客户端有更深入的理解。

4. 使用数据库中间件 / 代理：

   • 如 Twemproxy、Codis 或 Redis 官方的 Redis Proxy (仍在发展中)。这些中间件可以代理客户端请求，实现路由、读写分离和分片等功能，对应用层透明。

结论：对于需要利用主从模式进行读写分离和高可用的场景，直接升级到 Sentinel 模式 是 Spring Boot 中更标准、更推荐的做法。如果仅需数据备份，按单节点配置指向 Master 即可。

---

哨兵模式 (Sentinel)

模式介绍

Sentinel 是 Redis 官方推荐的高可用性 (High Availability, HA) 解决方案。它基于主从模式，并增加了自动监控、通知和故障转移能力。

• 监控 (Monitoring)：Sentinel 持续监控 Master 和 Slave 节点是否正常工作。
• 通知 (Notification)：当被监控的 Redis 实例出现问题时，Sentinel 可以通知管理员或其他应用程序。
• 自动故障转移 (Automatic Failover)：当 Master 节点宕机时，Sentinel 会从 Slave 节点中选举出一个新的 Master，并更新其他 Slave 指向新 Master，确保服务持续可用（写操作）。
• 配置提供者 (Configuration Provider)：客户端连接 Sentinel 询问当前 Master 的地址，而不是直接连接固定的 Redis 地址。

哨兵模式搭建

部署 Sentinel 需要启动一个或多个 Sentinel 进程（推荐至少 3 个，奇数个），它们互相监控，并共同监控 Redis 主从集群。具体搭建过程请参考 Redis 官方文档或其他详细教程。

application.yaml 配置

spring:
  redis:
    password: your_password # Redis 主从节点的密码 (如果设置了)
    timeout: 5000ms      # 连接超时时间

    sentinel:
      master: mymaster     # Redis 主节点名称 (在 sentinel.conf 中定义的名字)
      nodes:             # Sentinel 节点的地址列表 (IP:Port)
        - 47.116.114.234:44801
        - 139.224.249.155:44801
        - 47.116.113.67:44801
        # 只需要提供部分 Sentinel 节点即可，客户端会自动发现其他 Sentinel

    lettuce:
      pool:
        min-idle: 0
        max-idle: 8
        max-active: 8
        max-wait: -1ms # 或 -1
      # lettuce 支持从 sentinel 节点读取数据，可配置读写分离策略
      # lettuce:
      #   sentinel:
      #     read-from: REPLICA_PREFERRED # 例如：优先从副本读

• sentinel.master: 必须与 Redis Sentinel 配置文件 (sentinel.conf) 中 sentinel monitor <master-name> ... 定义的 master-name 一致。
• sentinel.nodes: 提供一个或多个 Sentinel 实例的地址。Spring Boot 会连接这些 Sentinel 来获取当前 Master 的信息。

整合说明

配置好 application.yaml 后，Spring Boot 会自动配置 LettuceConnectionFactory 连接到 Sentinel 集群。应用像单节点一样注入和使用 RedisTemplate 或 RedisUtil 即可。Lettuce 客户端会自动处理 Master 地址的发现和故障转移。

读写分离：Lettuce 配合 Sentinel 可以更好地支持读写分离。可以通过 spring.redis.lettuce.sentinel.read-from 属性（或在手动配置LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer Bean）指定读取策略，如 MASTER (仅主), MASTER_PREFERRED (主优先), REPLICA (仅从), REPLICA_PREFERRED (从优先)。

---

集群模式 (Cluster)

模式介绍

Redis Cluster 是 Redis 官方提供的分布式解决方案，用于解决单机 Redis 的容量瓶颈和提供更高的可用性与扩展性。

• 数据分片 (Sharding)：数据自动分布在多个 Redis Master 节点上（通过哈希槽 Slot）。
• 高可用 (HA)：每个 Master 节点可以有一个或多个 Slave 节点。当 Master 宕机时，其 Slave 会被自动提升为新的 Master，接管哈希槽。
• 去中心化架构：节点间通过 Gossip 协议互相通信，了解集群状态，客户端可以连接任意节点，会被自动重定向到正确的节点。
• 线性扩展：可以通过添加新的 Master 节点来扩展集群的容量和性能。

Cluster 模式搭建

搭建 Redis Cluster 需要至少 3 个 Master 节点（官方推荐），通常每个 Master 配备一个 Slave 以实现高可用。搭建过程涉及节点配置、启动和使用 redis-cli --cluster create 命令创建集群。具体请参考官方文档或相关教程。

application.yaml 配置

spring:
  redis:
    password: your_cluster_password # Cluster 中所有节点的密码 (如果设置了)
    timeout: 5000ms              # 连接超时时间

    cluster:
      nodes:                     # Cluster 节点的地址列表 (IP:Port)
        - 47.116.114.234:54801
        - 47.116.114.234:54802
        - 139.224.249.155:54801
        # ... 其他节点 ...
        # 只需要提供部分集群节点即可，客户端会自动发现所有节点和槽分布

      max-redirects: 3           # 处理 MOVED/ASK 重定向的最大次数

    lettuce:
      pool:
        min-idle: 0
        max-idle: 8
        max-active: 8
        max-wait: -1ms # 或 -1

• cluster.nodes: 提供集群中部分节点的地址列表。客户端会连接这些节点获取整个集群的拓扑结构（节点和槽位映射）。
• cluster.max-redirects: 当客户端访问的 Key 不在当前连接的节点上时，节点会返回 MOVED 或 ASK 重定向指令，此参数限制了重定向的最大次数，防止无限重定向。

整合说明

配置好 application.yaml 后，Spring Boot 会自动配置 LettuceConnectionFactory 以集群模式连接。应用层使用 RedisTemplate 或 RedisUtil 的方式与单节点或 Sentinel 模式完全一致。Lettuce 客户端会自动处理 Key 的路由和节点故障转移。

注意：Redis Cluster 不支持涉及多个 Key 且这些 Key 不在同一个 Slot 的原子操作（如 MSET, MGET，除非使用 Hash Tags {} 强制 Key 在同一 Slot）。也不支持多数据库 (select 命令无效，默认只有 database 0)。

---

进阶探讨与最佳实践

• 选择合适的模式：
  • 开发/测试/简单应用: 单节点
  • 需要高可用，数据量不大: Sentinel
  • 数据量大，需要水平扩展和高可用: Cluster
• 连接池调优：max-active, max-idle, min-idle, max-wait 等参数需要根据应用的并发量和响应时间要求进行调整。监控连接池状态非常重要。
• 序列化选择：JSON (如 Jackson) 是通用且易读的选择。String 适合纯文本数据。避免使用 JDK 默认序列化。考虑 Protobuf、Kryo 等更高效的序列化库，但可能增加复杂性。
• 客户端选择 (Lettuce vs Jedis)：Spring Boot 2.x 默认 Lettuce。Lettuce 基于 Netty，是线程安全的异步客户端，性能通常更好，尤其是在高并发场景。Jedis 是老牌同步客户端，简单易用，但在需要共享连接时需配合连接池使用。
• 超时设置：合理设置 timeout (连接超时) 和命令执行超时（可能需要在更底层的客户端配置中设置）以避免长时间阻塞。
• 监控：使用 Redis 监控工具（如 RedisInsight, Prometheus+Grafana with Redis exporter）或 APM 工具监控 Redis 性能、内存使用、连接数等指标。

---

总结

Spring Boot 提供了强大的自动配置能力，使得整合 Redis 的各种模式变得相对简单。理解不同模式的特点和适用场景，正确配置 application.yaml 并选择合适的序列化方式，是成功在 Spring Boot 应用中使用 Redis 的关键。对于需要高可用和/或可扩展性的生产环境，Sentinel 和 Cluster 模式是更优的选择。记得根据实际负载情况调整连接池和超时参数，并进行充分的监控。