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Redis集群原理、搭建

architect刘源源
 architect刘源源
发布于 2018/03/02 11:18
字数 1441
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在实际的生产过程中,单服的redis存在单点的问题,redis通常需要集群的环境。相比单服的redis,集群有以下些好处:

  • 1.容错性

    解决在单服redis的单点问题。在一个或多个节点出现宕机的情况下,集群内部通过投票的机制能够快速的进行选举和不停机的情况下进行服务持续提供。

  • 2.扩展性

    相比单服在升级性能过程中,集群也能够很好的实现缓存的性能升级【多节点的热部署】。

  • 3.性能提升

    性能的提升其实在扩展过程中,就能够随之的体现出来。

一、原理

1.1 结构图

这里写图片描述

  • 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.

  • 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.

  • 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-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上,cluster 
    负责维护node<->slot<->value Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽,当需要在 Redis 集群中放置一个 
    key-value 时,redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果,然后把结果对 16384 求余数,这样每个 key 
    都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽,redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点

1.2 容错机制

  • (1)投票过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超过(cluster-node-timeout),认为当前master节点挂掉.
  • (2):什么时候整个集群不可用(cluster_state:fail)? 
    a:如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave.集群进入fail状态,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完成时进入fail状态. ps : redis-3.0.0.rc1加入cluster-require-full-coverage参数,默认关闭,打开集群兼容部分失败. 
    b:如果集群超过半数以上master挂掉,无论是否有slave集群进入fail状态. 
    ps:当集群不可用时,所有对集群的操作做都不可用,收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)错误

二、搭建

2.1 安装ruby环境

redis集群管理工具redis-trib.rb依赖ruby环境,首先需要安装ruby环境:

安装ruby

yum install ruby(安装ruby环境)
yum install rubygems(安装包管理器)
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安装ruby和redis的接口程序 
拷贝redis-3.0.0.gem至/usr/local下 
执行:

gem install /usr/local/redis-3.0.0.gem
gem install redis --version 3.0.5(在线安装)
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2.2节点安装

2.2.1配置节点

在同一台服务器用不同的端口表示不同的redis服务器,如下: 
主节点:192.168.101.3:7001 192.168.101.3:7002 192.168.101.3:7003 
从节点:192.168.101.3:7004 192.168.101.3:7005 192.168.101.3:7006

在/usr/local下创建redis-cluster目录,其下创建7001、7002。。7006目录,如下:

这里写图片描述

将redis安装目录bin下的文件拷贝到每个700X目录内,同时将redis源码目录src下的redis-trib.rb拷贝到redis-cluster目录下。

修改每个700X目录下的redis.conf配置文件:

port 
cluster-enabled yes 
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日志文件的一个进程的文件位置(为了使进程文件不共用一个) 
pidfile /var/run/redis-7001.pid

2.2.2 启动每个节点

分别进入7001、7002、…7006目录,执行:

./redis-server ./redis.conf
  • 1

2.2.3 创建集群

在启动每个节点之后,每个节点都是独立的服务。节点之间并没有相互形成集群这样一个缓存环境,需要将这些节点连接到一起。

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.101.3:7001 192.168.101.3:7002 192.168.101.3:7003 192.168.101.3:7004 192.168.101.3:7005  192.168.101.3:7006
  • 1

需要注意的是,每个集群至少需要6个节点,三主三从。个中参数:replicas 1 含义就是每个主节点需要一个从节点。

在执行这个命令之后,每个node文件夹内会出现node.conf文件。在node.conf中会写入节点和主节点之间的配置信息。表名主、从关系。如下

这里写图片描述

2.2.4 查看集群信息

进入到任意一个节点的bin文件夹内,执行命令

./redis-cli -c -h 192.168.101.3 -p 7000 //以端口7000连接redis客户端
  • 1
cluster nodes //查询集群信息 
  • 1

此处同样能看到node.conf内的配置信息。

cluster info //查询集群状态信息
  • 1

这里写图片描述

三、集群常见命令

1.基本操作【crud操作】

//添加主节点
./redis-trib.rb add-node  192.168.101.3:7007 192.168.101.3:7001
//添加从节点
./redis-trib.rb add-node --slave --master-id 主节点id 添加节点的ip和端口 集群中已存在节点ip和端口
这个相对繁琐点,需要查看一下master节点的id,这个通过直接node.conf或者clouster nodes 命令都可以看到。
例如:
./redis-trib.rb add-node --slave --master-id cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4【主节点】  192.168.101.3:7008 192.168.101.3:7001
//删除节点
./redis-trib.rb del-node 127.0.0.1:7005 4b45eb75c8b428fbd77ab979b85080146a9bc017
ps:这时候需要首先将该节点的存在的数据,也就是槽点进行删除才能够进行移除节点操作
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2.分配槽

槽:redis 内置有2的14次方个槽点,进行存储时根据设置的key进行算法加密后的结果进行取余,得到的值则为槽的编号,槽在那个节点就存储在哪个节点。

在新添加的主从节点,需要向主节点分配一定的槽。

//分配槽点
./redis-trib.rb reshard 192.168.101.3:7001
  • 1
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根据提示输入想分配的槽点的个数即可,接下来会提示是根据所有的槽作为源点进行分配还是从特点的node进行槽的重新分配。

© 著作权归作者所有

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