一 介绍

  • 背景
  • Sentinel解决了主从架构故障自动迁移的问题
  • 但是Master主节点的写能力和存储能力依旧受限
  • 使用Redis的集群cluster就是为了解决单机Redis容量有限的问题，将数据按一定的规则分配到多台机器
  • 什么是集群Cluster
  • 是一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并以单一系统的模式加以管理
  • 容易和分布式弄混，分布式系统简单的可以认为就一个庞大的系统，进行拆分度多个小系统
  • Cluster模式是Redis3.0开始推出
  • 采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态, 每个节点都和其他所有节点连接
  • 官方要求：至少6个节点才可以保证高可用，即3主3从；扩展性强、更好做到高可用
  • 各个节点会互相通信，采用gossip协议交换节点元数据信息
  • 数据分散存储到各个节点上

二 Cluster数据分片和虚拟哈希槽介绍

  • 主节点的写能力和存储能力受限
  • 单台机器无法满足需求，因此把数据分散存储到多个机器
  • 类似案例：mysql分库分表
  • 常见的数据分区算法
  • 哈希取模
  • 对选择的 partitioning key 计算其哈希值，得到的哈希值就是对应的分区
  • 范围分片
  • 通过确定分区键是否在某个范围内来选择分区
  • 一致性Hash分区
  • redis cluster集群没有采用一致性哈希方案，而是采用【数据分片】中的哈希槽来进行数据存储与读取的
  • 什么是Redis的哈希槽 slot
  • Redis集群预分好16384个槽，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，根据 CRC16(key) mod 16384的值，决定将一个key放到哪个桶中
  • 大体流程
  • 假设主节点的数量为3，将16384个槽位按照【用户自己的规则】去分配这3个节点，每个节点复制一部分槽位
  • 节点1的槽位区间范围为0-5460
  • 节点2的槽位区间范围为5461-10922
  • 节点3的槽位区间范围为10923-16383
  • 注意：从节点是没有槽位的，只有主节点才有
  • 存储查找
  • 对要存储查找的键进行crc16哈希运算,得到一个值，并取模16384，判断这个值在哪个节点的范围区间
  • 假设crc16("test_key")%16384=3000，就是节点一
  • crc16算法不是简单的hash算法，是一种校验算法

三 搭建

  • 说明
  • 旧版本的需要使用ruby语言进行构建，新版5之后直接用redis-cli即可
  • 6个节点，三主双从，主从节点会自动分配，不是人工指定
  • 主节点故障后，从节点会替换主节点
  • 注意点：
  • 把之前的rdb、aof文件删除
  • 节点(网络安全组开放端口)
  • 6381、6382
  • 6383、6384
  • 6385、6386
  • 配置 
bind 0.0.0.0
port 6381
daemonize yes
requirepass "123456"
logfile "/usr/local/redis/log/redis1.log"
dbfilename "xdclass1.rdb"
dir "/usr/local/redis/data"
appendonly yes
appendfilename "appendonly1.aof"
masterauth "123456"

#是否开启集群
cluster-enabled yes

# 生成的node文件，记录集群节点信息，默认为nodes.conf，防止冲突，改为nodes-6381.conf
cluster-config-file nodes-6381.conf

#节点连接超时时间
cluster-node-timeout 20000

#集群节点的ip，当前节点的ip
cluster-announce-ip 172.18.172.109

#集群节点映射端口
cluster-announce-port 6381

#集群节点总线端口,节点之间互相通信，常规端口+1万
cluster-announce-bus-port 16381
bind 0.0.0.0
port 6386
daemonize yes
requirepass "123456"
logfile "/usr/local/redis/log/redis6.log"
dbfilename "xdclass6.rdb"
dir "/usr/local/redis/data"
appendonly yes
appendfilename "appendonly6.aof"
masterauth "123456"

cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6386.conf
cluster-node-timeout 20000
cluster-announce-ip 172.18.172.109
cluster-announce-port 6386
cluster-announce-bus-port 16386
  • 启动6个节点 
./redis-server ../conf/cluster/redis1.conf
./redis-server ../conf/cluster/redis2.conf
./redis-server ../conf/cluster/redis3.conf
./redis-server ../conf/cluster/redis4.conf
./redis-server ../conf/cluster/redis5.conf
./redis-server ../conf/cluster/redis6.conf
  • 加入集群(其中一个节点执行即可)
    --cluster 构建集群全部节点信息
    --cluster-replicas 1 主从节点的比例，1表示1主1从的方式
./redis-cli -a 123456 --cluster create 172.18.172.109:6381 172.18.172.109:6382 172.18.172.109:6383 172.18.172.109:6384 172.18.172.109:6385 172.18.172.109:6386 --cluster-replicas 1

四 节点高可用之Cluster集群读写命令

  • 集群状态 
./redis-cli -c -a 123456 -p 6379

#集群信息
cluster info

#节点信息
cluster nodes
  • 测试集群读写命令set/get
    key哈希运算计算槽位置
    槽在当前节点的话直接插入/读取，否则自动转向到对应的节点
  • 操作都是主节点操作，从节点只是备份
  • 流程解析
     
  • 启动应用
    加入集群
    从节点请求复制主节点（主从复制一样）
  • 先全量
  • 再增量

四 节点高可用之Cluster集群整合SpringBoot2.X 

   不在同个网络，所以集群改为阿里云公网ip地址才可以访问

  • 公司开发部署都会用同个网络
  • 配置文件修改
#对外的ip
cluster-announce-ip 8.129.113.233   
#对外端口
cluster-announce-port   
#集群桥接端口
cluster-announce-bus-por

   动态修改配置

config set cluster-announce-ip 8.129.113.233
  • 连接池添加 (之前添加)
<dependency>
   <groupId>org.apache.commons</groupId>
   <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>
  • 配置文件（注释Sentinel相关配置） 
cluster:
    #命名的最多转发次数
      max-redirects: 3
      nodes: 8.129.113.233:6381,8.129.113.233:6382,8.129.113.233:6383,8.129.113.233:6384,8.129.113.233:6385,8.129.113.233:6386

五 高可用架构总结

  • 主从模式：读写分离，备份，一个Master可以有多个Slaves
  • 哨兵sentinel：监控，自动转移，哨兵发现主服务器挂了后，就会从slave中重新选举一个主服务器
  • 集群： 为了解决单机Redis容量有限的问题，将数据按一定的规则分配到多台机器，内存/QPS不受限于单机，提高并发量。