一、Redis简介

Redis是目前大规模使用的缓存中间件,由于它强大、高效、便捷的功能,得到了广泛的使用。

Redis在2015年发布了3.0.0,官方就已经支持了redis cluster。redis cluster在设计的时候,就考虑到了去中心化、去中间件。也就是说,集群中的每个节点都是平等的关系,每个节点都保存各自的数据和整个集群的状态。每个节点都和其他所有节点连接,而且这些连接保持活跃,这样就保证了我们只需连接集群中的任意一个节点,就可以获取到其他节点的数据。

二、Redis集群介绍

Redis集群是一个可以在多个Redis节点之间进行数据共享的设施。Redis集群不支持那些需要同时处理多个键的redis命令,因为执行这些命令需要在多个节点之间移动数据,并且在高负载的情况下,这些命令将降低redis集群的性能,并导致不可预测的行为。

Redis集群通过分区来提供一定程度的可用性,即使集群中一部分节点失效或者无法通信,集群也可以继续处理命令请求。

三、Redis集群原理

Redis是如何合理发呢配这些节点和数据的?

Redis并没有采用传统的一致性哈希来分配数据,而是采用了另一种叫做哈希槽的方式分配的。Redis cluster默认分配了16384个slot,当我们set一个key时,会采用CRC16算法(循环冗余校验码)来获取所属的slot,然后将这个key分到哈希槽区间的节点山,具体算法:CRC16(key)%16384。

注意:必须是三个以上的主节点才可创建群集,否则群集会失败。

Redis集群在工作时其中某一台主节点宕机后有其他的master节点进行投票和选举,并且投票的结果时一半以上才能确定主节点宕机,如果主节点宕机一半以上整个集群的状态就是fail。这就是为什么至少需要三台主节点才可搭建Redis群集环境。

Redis群集的好处:

  • 1)具有将数据自动切分split到多个节点上的能力;
  • 2)当群集中的一部分节点失效或者无法进行通讯时,仍然具有继续处理命令请求的能力;
  • 3)所有的rredis节点彼此互联,内部使用二进制协议优化传输速度和带宽;二进制协议:传输过程中给有消息头和消息实体。如果消息头长度固定。通过解析消息头就可以得到消息实体;
  • 4)节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效;
  • 5)客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层,客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可;

Redis采用的之中哈希槽的分配方式有好也有坏,好处就是很清晰,比如:我想增加一个节点D,redis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot到D上。大致就会变成这样:
节点A覆盖1365-5460 节点B覆盖6827-10922 节点C覆盖12288-16383 节点D覆盖01364,5461-6826,10923-12287 同样删除一个节点也是类似,移动完成后就可以删除这个 节点了;

所以redis cluster就是这样一个形状,如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

四、Redis-cluster主从模式

Redis-cluster为了保证数据的高可用性,加入了主从模式,一个主节点对应一个或多个从节点。主节点提供数据存取,从节点则是从主节点获取数据备份;当主节点宕机后,就会由这个从节点中选取一个来充当主节点,从而保证群集不会挂掉。

五、案例实施

关于多台Linux实现redis群集可以参考Redis数据库群集

(1)案例环境

由于是使用单台服务器实现集群环境,所以就根据其端口来进行区分!

(2)案例实施

下载Redis群集

1)创建六个节点

[root@docker ~]# tar zxf redis-4.0.14.tar.gz -C /usr/local
[root@docker ~]# cd /usr/local/redis-4.0.14/
[root@docker redis-4.0.14]# make && make install     //编译安装redis
[root@redis ~]# mkdir -p /usr/local/cluster/700{0..5}
//由于是在单台创建多个节点,所以事先把这个目录创建好,用于存放各个节点的配置信息
[root@docker ~]# cp /usr/local/redis-4.0.14/redis.conf /usr/local/cluster/7000
//将redis原本的配置文件复制一份
[root@docker ~]# vim /usr/local/cluster/7000/redis.conf       //编译7000节点的配置文件
  92 port 7000                             //修改监听端口
 158 pidfile /var/run/redis_7000.pid              //修改pid文件名
 672 appendonly yes                 //开启aof持久化
 676 appendfilename "appendonly-7000.aof"           //修改持久化的配置文件名
 814 cluster-enabled yes                   //开启redis的群集模式
 822 cluster-config-file nodes-7000.conf     //修改群集的配置文件名
 828 cluster-node-timeout 5000             //修改群集的等待时间
[root@docker ~]# cd /usr/local/cluster/7000
[root@docker 7000]# redis-server redis.conf          //必须进入相应的目录启动redis服务

不过启动时,会出现这样的错误,如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

[root@redis 7000]# vim /usr/local/cluster/7000/redis.conf          //编写7000节点的配置文件
 136 daemonize yes                      //开启守护进程让其在后台运行
[root@redis 7000]# echo 512 > /proc/sys/net/core/somaxconn 
[root@redis 7000]# echo "vm.overcommit_memory = 1" >> /etc/sysctl.conf
[root@redis 7000]# sysctl -p
vm.overcommit_memory = 1
[root@redis 7000]# echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled
//根据刚才提示的警告信息对redis服务简单进行一个优化

2)启动各个节点

[root@redis 7000]# redis-server redis.conf                  //进入其目录运行redis服务
[root@redis 7000]# cp redis.conf ../7001
[root@redis 7000]# cp redis.conf ../7002
[root@redis 7000]# cp redis.conf ../7003
[root@redis 7000]# cp redis.conf ../7004
[root@redis 7000]# cp redis.conf ../7005
//因为需要开启六个节点,所以需要将其配置文件分为六份
[root@redis 7000]# sed -i s/7000/7001/g ../7001/redis.conf 
[root@redis 7000]# sed -i s/7000/7002/g ../7002/redis.conf 
[root@redis 7000]# sed -i s/7000/7003/g ../7003/redis.conf 
[root@redis 7000]# sed -i s/7000/7004/g ../7004/redis.conf 
[root@redis 7000]# sed -i s/7000/7005/g ../7005/redis.conf 
//因为六个节点都是根据端口来区分,所以配置文件中只需修改以端口号命名的内容
[root@redis 7000]# cd ../7001 && redis-server redis.conf
[root@redis 7001]# cd ../7002 && redis-server redis.conf
[root@redis 7002]# cd ../7003 && redis-server redis.conf
[root@redis 7003]# cd ../7004 && redis-server redis.conf
[root@redis 7004]# cd ../7005 && redis-server redis.conf
//都是进入其相应的目录启动服务
[root@redis 7005]# netstat -anpt | grep redis     
tcp        0      0 127.0.0.1:7004          0.0.0.0:*               LISTEN      5615/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:7005          0.0.0.0:*               LISTEN      5620/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17000         0.0.0.0:*               LISTEN      5524/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17001         0.0.0.0:*               LISTEN      5592/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17002         0.0.0.0:*               LISTEN      5605/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17003         0.0.0.0:*               LISTEN      5610/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17004         0.0.0.0:*               LISTEN      5615/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:17005         0.0.0.0:*               LISTEN      5620/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:7000          0.0.0.0:*               LISTEN      5524/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:7001          0.0.0.0:*               LISTEN      5592/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:7002          0.0.0.0:*               LISTEN      5605/redis-server 1 
tcp        0      0 127.0.0.1:7003          0.0.0.0:*               LISTEN      5610/redis-server 1 
//查看端口都已经在监听,剩下的17000这样的端口是群集之间沟通使用的

3)为各个节点分配哈希槽,并加入群集环境

[root@redis 7005]# redis-cli -p 7000              //随便指定一个端口进入redis终端
127.0.0.1:7000> CLUSTER INFO                  //查看群集详细信息

cluster_state:fail                          //发现现在是fail(失败)的状态
……………………                       //省略 部分内容
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES           //查看群集节点
d554512885b2679d432d0d6b011c9ea56ea1ebeb :7000@17000 myself,master - 0 0 0 connected
//发现加入群集的节点只有7000这个节点
127.0.0.1:7000> exit
[root@redis 7005]# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster addslots {0..5461}
OK
[root@redis 7005]# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7001 cluster addslots {5462..10922}
OK
[root@redis 7005]# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7002 cluster addslots {10923..16383}
OK
//为各个群集阶段分配hash槽
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7000
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7001
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7002
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7003
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7004
OK
127.0.0.1:7000> CLUSTER MEET 127.0.0.1 7005
OK
//用来连接不同的开启集群支持的 Redis 节点,以进入工作集群
[root@redis 7005]# redis-cli -p 7000
127.0.0.1:7000> CLUSTER INFO
cluster_state:ok                     //再次查看群集状态发现已经是“ok”的状态
……………………                   //省略部分内容
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES                   //再次查看群集节点信息

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

预设环境是7000是7003的主节点、7001是7004的主节点、7002是7005的主节点,操作如下:

[root@redis 7005]# redis-cli -p 7003          //连接7003的节点
127.0.0.1:7003> CLUSTER REPLICATE d554512885b2679d432d0d6b011c9ea56ea1ebeb
OK           //这个是7000的ID号
127.0.0.1:7003> exit
[root@redis 7005]# redis-cli -p 7004          //连接7004的节点
127.0.0.1:7004> CLUSTER REPLICATE 182a55ee8b38afbf5b48209979f220dc4da7c14a
OK                    //这个是7001的ID号
127.0.0.1:7004> exit
[root@redis 7005]# redis-cli -p 7005          //连接7005的节点
127.0.0.1:7005> CLUSTER REPLICATE 82b62bda5b31d8ee27aee8d7320663ee86276e9f
OK                   //这个是7002的ID号
127.0.0.1:7005> CLUSTER NODES           //再次查看群集节点的详细信息

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

4)存取数据进行测试

[root@redis 7005]# redis-cli -p 7000            //进入节点插入数据进行测试
127.0.0.1:7000> set name lzj
(error) MOVED 5798 127.0.0.1:7001           
//发现出现错误,提示应该是7001的节点来存储这个数据
127.0.0.1:7000> exit
[root@redis 7005]# redis-cli -p 7000 -c          //使用“-c”选项表示进入群集中
127.0.0.1:7000> set name lzj                  //重新插入数据
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:7001
OK               //提示将数据存放在7001节点上
127.0.0.1:7001> get name               //获取键所对应的值
"lzj"

5)模拟单个节点发生故障

[root@redis 7001]# cd ../7001
[root@redis 7001]# redis-cli -p 7001 shutdown
//模拟7001节点故障
[root@redis 7001]# redis-cli -p 7000
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES            //进入节点查看群集节点的状态
127.0.0.1:7004> get name
"lzj"

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

[root@redis 7001]# redis-server redis.conf 
//进入7001对应的目录,启动redis节点
[root@redis 7001]# redis-cli -p 7000  
127.0.0.1:7000> CLUSTER NODES               //进入群集查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

6)安装ruby软件

下载ruby所需软件包

[root@redis ~]# yum -y install rpm-build openssl openssl-devel
//安装ruby所需依赖
[root@redis ~]# tar zxf ruby-2.3.1.tar.gz -C /usr/src
cd [root@redis ~]# cd /usr/src/ruby-2.3.1/
[root@redis ruby-2.3.1]# ./configure --prefix=/usr/local/ruby && make && make install
//编译安装ruby,可能时间较长
[root@redis ~]# ln -s /usr/local/ruby/bin/* /usr/local/bin
//为gem命令创建符号链接
[root@redis ~]# ln -s /usr/local/redis-4.0.14/src/* /usr/local/bin
//为redis常用命令创建符号链接
[root@redis ~]# gem install redis-3.3.0.gem 
//使用gem命令安装Redis群集必备软件包

7)添加主节点7006

[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7000
//检查群集节点状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

[root@redis ~]# mkdir /usr/local/cluster/7006
[root@redis ~]# cd /usr/local/cluster/7006
//创建相应目录并进入
[root@redis 7006]# cp ../7000/redis.conf .
[root@redis 7006]# sed -i s/7000/7006/g redis.conf 
//复制配置文件、并进行修改
[root@redis 7006]# redis-server redis.conf 
//修改7006节点的redis服务
[root@redis ~]# redis-trib.rb add-node 127.0.0.1:7006 127.0.0.1:7000
//将7006节点加入到7000节点群集环境中(默认是master状态)
[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7000
//再次查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集
截图时,不小心挡上了,可以发现7006这个节点是没有槽点的,不能存储数据的!

[root@redis ~]# redis-trib.rb reshard 127.0.0.1:7000                //分配7000这个群集的槽点
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 4096    //针对多少个节点进行操作
What is the receiving node ID?7add42108b3fc3e9c0af2846fb06ceaf8b172c87  
//给7006节点,这里输入的是7006节点的ID号
Source node #1:all       //从所有节点开始分配
[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7000
//再次查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

8)添加从节点7007

[root@redis ~]# mkdir /usr/local/cluster/7007
[root@redis ~]# cd /usr/local/cluster/7007
//创建相应目录并进入
[root@redis 7007]# cp ../7000/redis.conf .
[root@redis 7007]# sed -i s/7000/7007/g redis.conf 
//复制配置文件并进行修改
[root@redis 7007]# redis-server redis.conf
//启动7007节点redis服务
[root@redis ~]# redis-trib.rb add-node --slave 127.0.0.1:7007 127.0.0.1:7000
//往7000群集中添加7007节点,而且指定其为slave
[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7000
//查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

9)添加从节点7008

[root@redis ~]# mkdir /usr/local/cluster/7008
[root@redis ~]# cd /usr/local/cluster/7008
[root@redis 7008]# cp ../7000/redis.conf .
[root@redis 7008]# sed -i s/7000/7008/g redis.conf 
[root@redis 7008]# redis-server redis.conf 
//创建相应目录并进行修改配置文件,启动服务
[root@redis ~]# redis-trib.rb add-node --slave --master-id 7add42108b3fc3e9c0af2846fb06ceaf8b172c87 127.0.0.1:7008 127.0.0.1:7000
//向群集中添加节点,指定其为salve,并指定主节点ID号(7006节点的ID)
[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7000
//查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

10)将7000节点删除

[root@redis ~]# redis-trib.rb reshard 127.0.0.1:7000                                     //对群集节点进行操作
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 4096                     //针对多个节点进行操作
What is the receiving node ID? 
7add42108b3fc3e9c0af2846fb06ceaf8b172c87             //这里输入将删除的槽节点给那个节点(7006节点)
Source node d554512885b2679d432d0d6b011c9ea56ea1ebeb    //输入删除的节点
Source node  done
Do you want to proceed with the proposed reshard plan (yes/no)? yes
//表示确认
[root@redis ~]# redis-trib.rb del-node 127.0.0.1:7000 d554512885b2679d432d0d6b011c9ea56ea1ebeb
//删除7000群集中的7000节点
[root@redis ~]# redis-trib.rb check 127.0.0.1:7001        //查看群集状态

如图:
单台Linux服务器实现Redis群集

——————————————本文到此结束,感谢阅读————————————————————