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Redis集群

一、redis-cluster设计

Redis集群搭建的方式有多种,例如使用zookeeper等,但从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群,Redis-Cluster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。其redis-cluster架构图如下:

其结构特点:

     1、所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
     2、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。
     3、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。
     4、redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上(不一定是平均分配),cluster 负责维护node<->slot<->value。

     5、Redis集群预分好16384个桶,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。


   1、redis cluster节点分配


   现在我们是三个主节点分别是:A, B, C 三个节点,它们可以是一台机器上的三个端口,也可以是三台不同的服务器。那么,采用哈希槽 (hash slot)的方式来分配16384个slot 的话,它们三个节点分别承担的slot 区间是:


      节点A覆盖0-5460;
      节点B覆盖5461-10922;
      节点C覆盖10923-16383.

    

     获取数据:

      如果存入一个值,按照redis cluster哈希槽的算法: CRC16('key')%16384 = 6782。 那么就会把这个key 的存储分配到 B 上了。同样,当我连接(A,B,C)任何一个节点想获取'key'这个key时,也会这样的算法,然后内部跳转到B节点上获取数据 

    

     新增一个主节点:

      新增一个节点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,我会在接下来的实践中实验。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0-1364,5461-6826,10923-12287


     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。


     2、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拉取数据备份,当这个主节点挂掉后,就会有这个从节点选取一个来充当主节点,从而保证集群不会挂掉。

      上面那个例子里, 集群有ABC三个主节点, 如果这3个节点都没有加入从节点,如果B挂掉了,我们就无法访问整个集群了。A和C的slot也无法访问。

     所以我们在集群建立的时候,一定要为每个主节点都添加了从节点, 比如像这样, 集群包含主节点A、B、C, 以及从节点A1、B1、C1, 那么即使B挂掉系统也可以继续正确工作。

     B1节点替代了B节点,所以Redis集群将会选择B1节点作为新的主节点,集群将会继续正确地提供服务。 当B重新开启后,它就会变成B1的从节点。

    不过需要注意,如果节点B和B1同时挂了,Redis集群就无法继续正确地提供服务了。


二、redis集群的搭建

    集群中至少应该有奇数个节点,所以至少有三个节点,每个节点至少有一个备份节点,所以下面使用6节点(主节点、备份节点由redis-cluster集群确定)。

   

     下面使用redis-3.2.0安装,下载地址   

     1、安装redis节点指定端口

         解压redis压缩包,编译安装

         

<span style="font-size:14px;">[root@localhost redis-3.2.0]# tar xzf redis-3.2.0.tar.gz
[root@localhost redis-3.2.0]# cd redis-3.2.0
[root@localhost redis-3.2.0]# make
[root@localhost redis01]# make install PREFIX=/usr/andy/redis-cluster</span>

        在redis-cluster下 修改bin文件夹为redis01,复制redis.conf配置文件

        配置redis01的配置文件redis.conf

daemonize yes #后台启动

        port 7001 #修改端口号,从7001到7006

        cluster-enabled yes #开启cluster,去掉注释

 

        复制六份,修改对应的端口号

        


     2、安装redis-trib所需的 ruby脚本

          复制redis解压文件src下的redis-trib.rb文件到redis-cluster目录

          

<span style="font-size:14px;">[root@localhost redis-cluster]# cp /usr/andy/redis/redis-3.2.0/src/redis-trib.rb ./</span>

         安装ruby环境:

          

<span style="font-size:14px;">[root@localhost redis-cluster]# yum install ruby
[root@localhost redis-cluster]# yum install rubygems</span>

        安装redis-trib.rb运行依赖的ruby的包redis-3.2.2.gem,下载

        

<span style="font-size:14px;">[root@localhost redis-cluster]# gem install redis-3.2.2.gem </span>

     3、启动所有的redis节点

       可以写一个命令脚本start-all.sh

       

<span style="font-size:14px;">cd redis01
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis02
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis03
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis04
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis05
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis06
./redis-server redis.conf
cd ..

</span>

     设置权限启动

     

<span style="font-size:14px;">[root@localhost redis-cluster]# chmod 777 start-all.sh 
[root@localhost redis-cluster]# ./start-all.sh </span>


       查看redis进程启动状态

 

[root@localhost redis-cluster]# ps -ef | grep redis

root       4547      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7001 [cluster]
root       4551      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7002 [cluster]
root       4555      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7003 [cluster]
root       4559      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7004 [cluster]
root       4563      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7005 [cluster]
root       4567      1  0 23:12 ?        00:00:00 ./redis-server 127.0.0.1:7006 [cluster]
root       4840   4421  0 23:26 pts/1    00:00:00 grep --color=auto redis

    可以看到redis的6个节点已经启动成功

     4、使用redis-trib.rb创建集群

      

./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006

       使用create命令. --replicas 1 参数表示为每个主节点创建一个从节点. 其他参数是实例的地址集合。

      

       

[root@localhost redis-cluster]# ./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006
>>> Creating cluster
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Using 3 masters:
127.0.0.1:7001
127.0.0.1:7002
127.0.0.1:7003
Adding replica 127.0.0.1:7004 to 127.0.0.1:7001
Adding replica 127.0.0.1:7005 to 127.0.0.1:7002
Adding replica 127.0.0.1:7006 to 127.0.0.1:7003
M: dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a 127.0.0.1:7001
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff 127.0.0.1:7002
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234 127.0.0.1:7003
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: ec02c9ef3acee069e8849f143a492db18d4bb06c 127.0.0.1:7004
   replicates dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a
S: 83e5a8bb94fb5aaa892cd2f6216604e03e4a6c75 127.0.0.1:7005
   replicates e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff
S: 10c097c429ca24f8720986c6b66f0688bfb901ee 127.0.0.1:7006
   replicates 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234
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 127.0.0.1:7001)
M: dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a 127.0.0.1:7001
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff 127.0.0.1:7002
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234 127.0.0.1:7003
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
M: ec02c9ef3acee069e8849f143a492db18d4bb06c 127.0.0.1:7004
   slots: (0 slots) master
   replicates dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a
M: 83e5a8bb94fb5aaa892cd2f6216604e03e4a6c75 127.0.0.1:7005
   slots: (0 slots) master
   replicates e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff
M: 10c097c429ca24f8720986c6b66f0688bfb901ee 127.0.0.1:7006
   slots: (0 slots) master
   replicates 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

       上面显示创建成功,有3个主节点,3个从节点,每个节点都是成功连接状态。


       3个主节点[M]以及分配的哈希卡槽如下:

  M: dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a 127.0.0.1:7001
       slots:0-5460 (5461 slots) master
  M: e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff 127.0.0.1:7002
       slots:5461-10922 (5462 slots) master
  M: 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234 127.0.0.1:7003
       slots:10923-16383 (5461 slots) master

      

          3个从节点[S]以及附属的主节点如下:

          S: ec02c9ef3acee069e8849f143a492db18d4bb06c 127.0.0.1:7004
             replicates dfd510594da614469a93a0a70767ec9145aefb1a
          S: 83e5a8bb94fb5aaa892cd2f6216604e03e4a6c75 127.0.0.1:7005
             replicates e02eac35110bbf44c61ff90175e04d55cca097ff
          S: 10c097c429ca24f8720986c6b66f0688bfb901ee 127.0.0.1:7006
             replicates 4385809e6f4952ecb122dbfedbee29109d6bb234


        以上集群安装成功了,如果安装未成功报如下错误
       >>> Creating cluster
       [ERR] Sorry, can't connect to node  ....

          需要安装最新的ruby源码,下载

           

[root@localhost redis-cluster]# tar -zxvf ruby-2.3.1.tar.gz 
[root@localhost redis-cluster]# cd  
[root@localhost redis-cluster]# ./configure --prefix=/usr/local/ruby-2.3.1  
[root@localhost redis-cluster]# make && make install     
[root@localhost redis-cluster]#gem install redis  


三、redis集群的测试