Redis集群之：Codis介绍,可用集群部署与代码开发实战

1. 概述

Codis 是一个分布式 Redis 解决方案, 对于上层的应用来说, 连接到 Codis Proxy 和连接原生的 Redis Server 没有显著区别 (不支持的命令列表), 上层应用可以像使用单机的 Redis 一样使用, Codis 底层会处理请求的转发, 不停机的数据迁移等工作, 所有后边的一切事情, 对于前面的客户端来说是透明的, 可以简单的认为后边连接的是一个内存无限大的 Redis 服务。

Codis的主要特性如下：

1. 通过分片机制，使Redis集群可容纳几乎无限的数据
2. 在无需重启集群的情况下，对节点进行扩容与自动均衡
3. Group至少要包含一个Master与多个Slave,然后通过主从与哨兵机制实现集群的高可用
4. 可视化的集群管理能力。

1.1 分片机制

Codis 采用 Pre-sharding 的技术来实现数据的分片, 默认分成 1024 个 slots (0-1023), 对于每个key来说, 通过以下公式确定所属的 Slot Id : SlotId = crc32(key) % 1024。

每一个 slot 都会有一个且必须有一个特定的 server group id 来表示这个 slot 的数据由哪个 server group 来提供。数据的迁移也是以slot为单位的。

1.2 部署架构

Codis 3.x 由以下组件组成：

• Codis Server：基于 redis-3.2.8 分支开发。增加了额外的数据结构，以支持 slot 有关的操作以及数据迁移指令。具体的修改可以参考文档 redis 的修改。

• Codis Proxy：客户端连接的 Redis 代理服务, 实现了 Redis 协议。 除部分命令不支持以外(不支持的命令列表)，表现的和原生的 Redis 没有区别（就像 Twemproxy）。

  • 对于同一个业务集群而言，可以同时部署多个 codis-proxy 实例；
  • 不同 codis-proxy 之间由 codis-dashboard 保证状态同步。

• Codis Dashboard：集群管理工具，支持 codis-proxy、codis-server 的添加、删除，以及据迁移等操作。在集群状态发生改变时，codis-dashboard 维护集群下所有 codis-proxy 的状态的一致性。

  • 对于同一个业务集群而言，同一个时刻 codis-dashboard 只能有 0个或者1个；
  • 所有对集群的修改都必须通过 codis-dashboard 完成。

• Codis Admin：集群管理的命令行工具。

  • 可用于控制 codis-proxy、codis-dashboard 状态以及访问外部存储。

• Codis FE：集群管理界面。

  • 多个集群实例共享可以共享同一个前端展示页面；
  • 通过配置文件管理后端 codis-dashboard 列表，配置文件可自动更新。

• Storage：为集群状态提供外部存储。

  • 提供 Namespace 概念，不同集群的会按照不同 product name 进行组织；
  • 目前仅提供了 Zookeeper、Etcd、Fs 三种实现，但是提供了抽象的 interface 可自行扩展

2. 部署实战

基于二进制的代码进行演示

• codis 3.2.2:https://github.com/CodisLabs/codis/releases/download/3.2.2/codis3.2.2-go1.9.2-linux.tar.gz

2.1 单机部署

在一台机器上部署所有的服务,部署机器为：testcluster1v.zzt.ddddd.cn

所有操作都在codis3.2.2-go1.9.2-linux目录下执行

2.1.1 Zookeeper

在本机配置好zookeeper,本文不对该流程进行描述

2.1.2 Proxy

将一下配置保存proxy.toml：

jodis_name = "zookeeper"                          
jodis_addr = "testcluster1v.zzt.ddddd.cn:2181" 
jodis_timeout= "20s"                              
jodis_compatible = true                           

启动Proxy:$./codis-proxy --zookeeper=testcluster1v.zzt.ddddd.cn:2181 --config=proxy.toml

2.1.3 Dashboard

启动dashboard:$././codis-dashboard --zookeeper=testcluster1v.zzt.ddddd.cn:2181

2.1.4 Server

首先将创建redis配置文件，redis.conf,内容如下：

bind 0.0.0.0
protected-mode no

启动server:./codis-server redis.conf

为了演示master-slave效果，可以在启动个实例：./codis-server --port 6380

2.1.5 codis-fe

启动fe:$ ./codis-fe --ncpu=4 --log=fe.log --log-level=
WARN --zookeeper=testcluster1v.zzt.ddddd.cn:2181 --listen=:8080

2.1.6 web操作

服务都启动完之后，打开http://testcluster1v.zzt.ddddd.cn:8080/#codis-demo

此时，按照下面的顺序进行操作

1. 创建group:在NEW Group按钮后的框里，输入1，然后回车
2. 在group 1里添加两个redis实例
3. 点击“Reblance all slots”

最后group的效果如下：

2.2 集群部署

通过4台机器模拟集群的搭建

机器	角色
testcluster1v.zzt.ddddd.cn	Zookeeper(只用单节点),fe,dashboard,server,proxy,sentinel
testcluster2v.zzt.ddddd.cn	server,proxy,sentinel
testcluster3v.zzt.ddddd.cn	server,proxy,sentinel
testcluster4v.zzt.ddddd.cn	server,proxy,sentinel

2.2.1 codis-fe,codis-dashboard,codis-fe

codis-fe,codis-dashboard,codis-fe的配置与单机相同，且只需要在一个机器上运行

2.2.2 codis-server,codis-proxy

codis-server,codis-proxy的配置也与单机配置相同，只是运行在多台机器上

最终分组配置以及代理的配置信息如下：

2.2.3 哨兵(sentinel)

只要是进行高可用的架构部署，那么就必须保证多节点，在Redis里面使用了主从模式可以实现多节点配置，但是传统的主从模式的设计有一个缺陷：一旦Master主机出现了问题之后，两台Slave主机将无法提供正常的工作支持，例如：slave主机为只读主机，而且如果要想继续提供支持，那么你至少应该通过剩余的几台slave里面去推选出一个新的master，并且最为重要的是，这个新的master还必须能够被用户的程序找到,哨兵机制就可以达到该目的。

基于Codis配置哨兵非常简单,只需简单的配置，就可以完成哨兵的配置。
配置步骤如下：

1. 在4台机器上分别创建sentinel.conf文件，内容如下：

port 26379       
bind 0.0.0.0     
protected-mode no

2. 在4台机器上，分别启动哨兵服务：$./redis-sentinel sentinel.conf
3. 在管理页面添加4个哨兵
   
4. 点击SYNC按钮，自动生成哨兵配置，此时查看sentinel.conf会发现，已经根据之前分组以及主从的信息，生成了完整的配置文件
5. 配置完哨兵后，随便关掉一个分组的MASTER节点，会发现SLAVE节点，很快就会切换为MASTER，稍后之前的MASTER启动后将会成为SLAVE

3. Jodis代码操作

对 Java 用户来说，可以使用基于 Jedis 的实现 Jodis ，来实现 proxy 层的 HA：

它会通过监控 zookeeper 上的注册信息来实时获得当前可用的 proxy 列表，既可以保证高可用性；
也可以通过轮流请求所有的proxy实现负载均衡。

Maven配置：

 
            io.codis.jodis
            jodis
            0.5.1

Java代码：

package com.eric.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import io.codis.jodis.RoundRobinJedisPool;
import io.codis.jodis.JedisResourcePool;

public class JodisSample {
    public static void main(String[] args) {
        JedisResourcePool jedisPool = RoundRobinJedisPool.create().
                curatorClient("testcluster1v.zzt.ddddd.cn:2181", 30000).zkProxyDir("/zk/codis/db_codis-demo/proxy").build();
        try (Jedis jedis = jedisPool.getResource()) {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                jedis.set("ikey"+i,"value"+i);
            }
            jedis.set("foo", "bar");
            String value = jedis.get("foo");
            System.out.println(value);
        }
    }
}