1、简述redis集群的实现原理

在哨兵sentinel机制中，可以解决redis高可用问题，即当master故障后可以自动将slave提升为master，从而可以保证redis服务的正常使用，但是无法解决redis单机写入的瓶颈问题，即单机redis写入性能受限于单机的内存大小、并发数量、网卡速率等因素。为了解决单机性能的瓶颈，提高Redis 性能，可以使用分布式集群的解决方案

早期Redis 分布式集群部署方案：

  1. 客户端分区：由客户端程序决定key写分配和写入的redis node，但是需要客户端自己实现写入分 配、高可用管理和故障转移等
  2. 代理方案：基于三方软件实现redis proxy，客户端先连接之代理层，由代理层实现key的写入分 配，对客户端来说是有比较简单，但是对于集群管节点增减相对比较麻烦，而且代理本身也是单点 和性能瓶颈。 ==redis 3.0版本之后推出了无中心架构的redis cluster机制，在无中心的redis集群当中，其每个节点保存 当前节点数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接==

Redis Cluster特点如下：

  1. 所有Redis节点使用(PING机制)互联
  2. 集群中某个节点的是否失效，是由整个集群中超过半数的节点监测都失效，才能算真正的失效
  3. 客户端不需要proxy即可直接连接redis，应用程序中需要配置有全部的redis服务器IP
  4. redis cluster把所有的redis node 平均映射到 0-16383个槽位(slot)上，读写需要到指定的redis node上进行操作，因此有多少个redis node相当于redis 并发扩展了多少倍，每个redis node 承担 16384/N个槽位
  5. Redis cluster预先分配16384个(slot)槽位，当需要在redis集群中写入一个key -value的时候，会使 用CRC16(key) mod 16384之后的值，决定将key写入值哪一个槽位从而决定写入哪一个Redis节点 上，从而有效解决单机瓶颈。

2、基于redis5的redis cluster部署

创建 redis cluster集群的环境准备

  • 每个redis 节点采用相同的相同的redis版本、相同的密码、硬件配置
  • 所有redis服务器必须没有任何数据
  • 准备六台主机，地址如下：
10.0.0.8
10.0.0.18
10.0.0.28
10.0.0.38
10.0.0.48
10.0.0.58

启用 redis cluster 配置

所有6台主机都执行以下配置

dnf -y install redis
  • 每个节点修改redis配置，必须开启cluster功能的参数
#手动修改配置文件
vim /etc/redis.conf
bind 0.0.0.0
masterauth 123456 #建议配置，否则后期的master和slave主从复制无法成功，还需再配置
requirepass 123456
cluster-enabled yes #取消此行注释,必须开启集群，开启后redis 进程会有cluster标识
cluster-config-file nodes-6379.conf #取消此行注释,此为集群状态文件,记录主从关系及slot范围信息,由redis cluster 集群自动创建和维护cluster-require-full-coverage no #默认值为yes,设为no可以防止一个节点不可用导致整个cluster不能用
#或者执行下面命令,批量修改
sed -i.bak -e 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/' -e '/masterauth/a masterauth 123456' -e '/# requirepass/a requirepass 123456' -e '/# cluster-enabled yes/a cluster-enabled yes' -e '/# cluster-config-filenodes-6379.conf/a cluster-config-file nodes-6379.conf' -e '/cluster-requirefull-coverage yes/c cluster-require-full-coverage no' /etc/redis.conf
systemctl enable --now redis
  • 验证当前Redis服务状态：
#开启了16379的cluster的端口,实际的端口=redis port + 10000
[root@centos8-1 ~]# ss -ntlu
Netid      State       Recv-Q      Send-Q           Local Address:Port            Peer Address:Port      Process      
udp        UNCONN      0           0                      0.0.0.0:111                  0.0.0.0:*                      
udp        UNCONN      0           0                    127.0.0.1:323                  0.0.0.0:*                      
udp        UNCONN      0           0                         [::]:111                     [::]:*                      
udp        UNCONN      0           0                        [::1]:323                     [::]:*                      
tcp        LISTEN      0           511                    0.0.0.0:6379                 0.0.0.0:*                      
tcp        LISTEN      0           128                    0.0.0.0:111                  0.0.0.0:*                      
tcp        LISTEN      0           128                    0.0.0.0:22                   0.0.0.0:*                      
tcp        LISTEN      0           100                  127.0.0.1:25                   0.0.0.0:*                      
tcp        LISTEN      0           511                    0.0.0.0:16379                0.0.0.0:*                      
tcp        LISTEN      0           128                       [::]:111                     [::]:*                      
tcp        LISTEN      0           128                       [::]:22                      [::]:*                      
tcp        LISTEN      0           100                      [::1]:25                      [::]:*        
#注意进程有[cluster]状态
[root@centos8-1 ~]# ps -ef|grep redis
redis      30651       1  0 11:20 ?        00:00:00 /usr/bin/redis-server 0.0.0.0:6379 [cluster]
root       30663    1518  0 11:20 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis

创建集群

#命令redis-cli的选项 --cluster-replicas 1 表示每个master对应一个slave节点
[root@centos8-1 ~]# redis-cli -a 123456 --cluster create 10.0.0.8:6379 10.0.0.18:6379 10.0.0.28:6379 10.0.0.38:6379 10.0.0.48:6379 10.0.0.58:6379 --cluster-replicas 1
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica 10.0.0.38:6379 to 10.0.0.8:6379
Adding replica 10.0.0.48:6379 to 10.0.0.18:6379
Adding replica 10.0.0.58:6379 to 10.0.0.28:6379
M: 70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99 10.0.0.8:6379
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa 10.0.0.18:6379
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: 0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98 10.0.0.28:6379
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: d71d89a8dc3f2e7e587bd18a77356626f2a6dfbd 10.0.0.38:6379
   replicates 70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99
S: 12c3267f142424d8e5f8fcdc89e1477de8b6111e 10.0.0.48:6379
   replicates 2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa
S: 64ff5e0ef9e00ed62c4fdea411dd28f73690b826 10.0.0.58:6379
   replicates 0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join
.....
>>> Performing Cluster Check (using node 10.0.0.8:6379)
M: 70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99 10.0.0.8:6379
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 12c3267f142424d8e5f8fcdc89e1477de8b6111e 10.0.0.48:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa
S: d71d89a8dc3f2e7e587bd18a77356626f2a6dfbd 10.0.0.38:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99
S: 64ff5e0ef9e00ed62c4fdea411dd28f73690b826 10.0.0.58:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98
M: 0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98 10.0.0.28:6379
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: 2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa 10.0.0.18:6379
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

验证集群状态

[root@centos8-1 ~]# redis-cli -a 123456 CLUSTER INFO
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:82
cluster_stats_messages_pong_sent:95
cluster_stats_messages_sent:177
cluster_stats_messages_ping_received:90
cluster_stats_messages_pong_received:82
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:177

查看集群node对应关系

[root@centos8-1 ~]# redis-cli -a 123456 CLUSTER nodes
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
12c3267f142424d8e5f8fcdc89e1477de8b6111e 10.0.0.48:6379@16379 slave 2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa 0 1652326269000 5 connected
d71d89a8dc3f2e7e587bd18a77356626f2a6dfbd 10.0.0.38:6379@16379 slave 70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99 0 1652326269974 4 connected
64ff5e0ef9e00ed62c4fdea411dd28f73690b826 10.0.0.58:6379@16379 slave 0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98 0 1652326269000 6 connected
0089cf4e489efdaf70c3446246aa6f7892a2bb98 10.0.0.28:6379@16379 master - 0 1652326270981 3 connected 10923-16383
70fb55ae7253ad026dc1912c8cfad56859734d99 10.0.0.8:6379@16379 myself,master - 0 1652326267000 1 connected 0-5460
2f72beb9085b3e412c9fa62c1e709480868bbaaa 10.0.0.18:6379@16379 master - 0 1652326270000 2 connected 5461-10922