初识Redis集群(Redis Cluster)

Redis Cluster（Redis集群）

一丶前言

​ Redis是在内存中保存数据的，而我们的电脑一般内存都不大，这也就意味着Redis不适合存储大数据，适合存储大数据的是Hadoop生态系统的Hbase或者是MogoDB。Redis更适合处理高并发，一台设备的存储能力是很有限的，但是多台设备协同合作，就可以让内存增大很多倍，这就需要用到集群。

​ Redis集群搭建的方式有多种，例如使用客户端分片、Twemproxy、Codis等，但从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群，它是Redis官方提出的解决方案，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：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cvgukhde-1583766383596)(C:\Users\86132\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200302194932390.png)]

图解: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。

​ 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.

二丶分布存储机制-槽

• 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。 例如三个节点：槽分布的值如下：

  SERVER1: 0-5460, SERVER2: 5461-10922, SERVER3: 10923-16383

三丶容错机制-投票

• 选举过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与故障节点通信超过(cluster-node-timeout),认为该节点故障，自动触发故障转移操作. 故障节点对应的从节点自动升级为主节点
• 集群不可用前提: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.

四丶搭建Redis-Cluster

• 前提:

  • 需要 6 台 redis 服务器。搭建伪集群。
  • 需要 6 个 redis 实例。
  • 需要运行在不同的端口 7001-7006

• 准备工作:

  • 安装gcc:redis是c语言开发的,安装redis

    yum install gcc-c++
    

  • 安装ruby,我们需要使用ruby脚本实现集群搭建:

    yum install ruby
    yum install rubygems
    

    说明:Ruby，一种简单快捷的面向对象（面向对象程序设计）脚本语言，在20世纪90年代由日本人松本行弘([Yukihiro Matsumoto](https://baike.baidu.com/item/Yukihiro Matsumoto))开发，遵守GPL协议和Ruby License。它的灵感与特性来自于 Perl、Smalltalk、Eiffel、Ada以及 Lisp 语言。由 Ruby 语言本身还发展出了JRuby（Java平台）、IronRuby（.NET平台）等其他平台的 Ruby 语言替代品。Ruby的作者于1993年2月24日开始编写Ruby，直至1995年12月才正式公开发布于fj（新闻组）。因为Perl发音与6月诞生石pearl（珍珠）相同，因此Ruby以7月诞生石ruby（红宝石）命名

    RubyGems简称gems，是一个用于对 Ruby组件进行打包的 Ruby 打包系统

  • 将redis源码包上传到linux系统,解压redis源码

    tar -zxvf ...
    

  • 进入redis源码文件夹,使用make命令编译redis源码

    make
    

    结果成功图:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6rOUoy7D-1583766383607)(C:\Users\86132\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200302203915402.png)]

  • 创建目录/usr/local/redis-cluster目录， 安装6个redis实例，分别安装在以下目录

    /usr/local/redis-cluster/redis-1
    /usr/local/redis-cluster/redis-2
    /usr/local/redis-cluster/redis-3
    /usr/local/redis-cluster/redis-4
    /usr/local/redis-cluster/redis-5
    /usr/local/redis-cluster/redis-6
    

  • 以第一个实例为例:命令如下:

    make install PREFIX=/usr/local/redis-cluster/redis-1
    

    结果成功图:(按此方法安装其余五个)[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-VtxjyTq4-1583766383614)(C:\Users\86132\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200302204329176.png)]

  • 复制配置文件/redis-3.0.0/redis.conf到redis下的bin目录:

    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-1/bin
    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-2/bin
    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-3/bin
    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-4/bin
    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-5/bin
    [root@localhost redis-3.0.0]# cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/redis-6/bin
    

• 配置集群

  • 修改每个redis接点的配置文件夹redis.conf,修改运行端口为:7001…

  • 将cluster-enabled yes 前的注释去掉(632行)

  • 启动每个redis实例,以第一个为例:

    cd /usr/local/redis-cluster/redis-1/bin/
    ./redis-server redis.conf
    

    结果成功图:[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ZdkndH0G-1583766383618)(C:\Users\86132\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\image-20200302205127219.png)]

  • 其余五个同方法启动,并查看是否都完成启动:

    [root@localhost ~]# ps -ef | grep redis
    root     15776 15775  0 08:19 pts/1    00:00:00 ./redis-server *:7001 [cluster]
    root     15810 15784  0 08:22 pts/2    00:00:00 ./redis-server *:7002 [cluster]
    root     15831 15813  0 08:23 pts/3    00:00:00 ./redis-server *:7003 [cluster]
    root     15852 15834  0 08:23 pts/4    00:00:00 ./redis-server *:7004 [cluster]
    root     15872 15856  0 08:24 pts/5    00:00:00 ./redis-server *:7005 [cluster]
    root     15891 15875  0 08:24 pts/6    00:00:00 ./redis-server *:7006 [cluster]
    root     15926 15895  0 08:24 pts/7    00:00:00 grep redis
    

  • 上传redis-3.0.0.gem

  • 安装 ruby用于搭建redis集群的脚本。

  [root@localhost ~]# gem install redis-3.0.0.gem

  
  * 使用ruby脚本搭建集群:进入redis源码目录中的src目录,执行以下命令:
  
  ~~~xml
  ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.25.140:7001 192.168.25.140:7002 192.168.25.140:7003
  192.168.25.140:7004 192.168.25.140:7005 192.168.25.140:7006
  

  说明:1为有一个从节点

  成功提示:

  >>> Creating cluster
  Connecting to node 192.168.25.140:7001: OK
  Connecting to node 192.168.25.140:7002: OK
  Connecting to node 192.168.25.140:7003: OK
  Connecting to node 192.168.25.140:7004: OK
  Connecting to node 192.168.25.140:7005: OK
  Connecting to node 192.168.25.140:7006: OK
  >>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
  Using 3 masters:
  192.168.25.140:7001
  192.168.25.140:7002
  192.168.25.140:7003
  Adding replica 192.168.25.140:7004 to 192.168.25.140:7001
  Adding replica 192.168.25.140:7005 to 192.168.25.140:7002
  Adding replica 192.168.25.140:7006 to 192.168.25.140:7003
  M: 1800237a743c2aa918ade045a28128448c6ce689 192.168.25.140:7001
     slots:0-5460 (5461 slots) master
  M: 7cb3f7d5c60bfbd3ab28800f8fd3bf6de005bf0d 192.168.25.140:7002
     slots:5461-10922 (5462 slots) master
  M: 436e88ec323a2f8bb08bf09f7df07cc7909fcf81 192.168.25.140:7003
     slots:10923-16383 (5461 slots) master
  S: c2a39a94b5f41532cd83bf6643e98fc277c2f441 192.168.25.140:7004
     replicates 1800237a743c2aa918ade045a28128448c6ce689
  S: b0e38d80273515c84b1a01820d8ecee04547d776 192.168.25.140:7005
     replicates 7cb3f7d5c60bfbd3ab28800f8fd3bf6de005bf0d
  S: 03bf6bd7e3e6eece5a02043224497c2c8e185132 192.168.25.140:7006
     replicates 436e88ec323a2f8bb08bf09f7df07cc7909fcf81
  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 192.168.25.140:7001)
  M: 1800237a743c2aa918ade045a28128448c6ce689 192.168.25.140:7001
     slots:0-5460 (5461 slots) master
  M: 7cb3f7d5c60bfbd3ab28800f8fd3bf6de005bf0d 192.168.25.140:7002
     slots:5461-10922 (5462 slots) master
  M: 436e88ec323a2f8bb08bf09f7df07cc7909fcf81 192.168.25.140:7003
     slots:10923-16383 (5461 slots) master
  M: c2a39a94b5f41532cd83bf6643e98fc277c2f441 192.168.25.140:7004
     slots: (0 slots) master
     replicates 1800237a743c2aa918ade045a28128448c6ce689
  M: b0e38d80273515c84b1a01820d8ecee04547d776 192.168.25.140:7005
     slots: (0 slots) master
     replicates 7cb3f7d5c60bfbd3ab28800f8fd3bf6de005bf0d
  M: 03bf6bd7e3e6eece5a02043224497c2c8e185132 192.168.25.140:7006
     slots: (0 slots) master
     replicates 436e88ec323a2f8bb08bf09f7df07cc7909fcf81
  [OK] All nodes agree about slots configuration.
  >>> Check for open slots...
  >>> Check slots coverage...
  [OK] All 16384 slots covered.
  

  说明:结果内部显示master,显示从节点等信息

五丶连接redis-cluster

• 客户端工具连接

  redis-cli -p 主机ip -p 端口（集群中任意端口） -c
  

  说明:-c表示连接的是redis集群,不带参数-c表示连接的是单机

  测试值的存取:
  （1）从本地连接到集群redis  使用7001端口 加 -c 参数
  （2）存入name值为abc ，系统提示此值被存入到了7002端口所在的redis （槽是5798）
  （3）提取name的值，可以提取。
  （4）退出（quit）
  （5）再次以7001端口进入 ，不带-c
  （6）查询name值，无法获取，因为值在7002端口的redis上
  （7）我们以7002端口进入，获取name值发现是可以获取的,而以其它端口进入均不能获取
  

• SpringDataRedis连接Redis集群

  • redis属性配置文件:

    #cluster configuration
    redis.host1=192.168.25.140
    redis.port1=7001
    
    redis.host2=192.168.25.140
    redis.port2=7002
    
    redis.host3=192.168.25.140
    redis.port3=7003
    
    redis.host4=192.168.25.140
    redis.port4=7004
    
    redis.host5=192.168.25.140
    redis.port5=7005
    
    redis.host6=192.168.25.140
    redis.port6=7006
    
    redis.maxRedirects=3
    redis.maxIdle=100
    redis.maxTotal=600
    

    参数说明:本地配置文件

  • redis集群配置文件:

     
    <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" 
      xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:p="http://www.springframework.org/schema/p" 
      xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context" 
      xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans   
                http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd   
                http://www.springframework.org/schema/context   
                http://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">  
    	  
    <context:property-placeholder ignore-unresolvable="true" location="classpath:properties/redis-cluster-config.properties" />  
    <bean id="redis-clusterConfiguration" class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterConfiguration">  
    	<property name="maxRedirects" value="${redis.maxRedirects}">property>  
    	<property name="clusterNodes">  
    	<set>  
    		<bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    			<constructor-arg name="host" value="${redis.host1}">constructor-arg>  
    			<constructor-arg name="port" value="${redis.port1}">constructor-arg>  
    		bean>  
    		<bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    			<constructor-arg name="host" value="${redis.host2}">constructor-arg>  
    			<constructor-arg name="port" value="${redis.port2}">constructor-arg>  
    		bean>  
    		<bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    			<constructor-arg name="host" value="${redis.host3}">constructor-arg>  
    			<constructor-arg name="port" value="${redis.port3}">constructor-arg>  
    		bean>  
    	     <bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    	         <constructor-arg name="host" value="${redis.host4}">constructor-arg>  
    	         <constructor-arg name="port" value="${redis.port4}">constructor-arg>  
    	      bean>  
    	      <bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    	         <constructor-arg name="host" value="${redis.host5}">constructor-arg>  
    	         <constructor-arg name="port" value="${redis.port5}">constructor-arg>  
    	      bean>  
    		 <bean class="org.springframework.data.redis.connection.redis-clusterNode">  
    			<constructor-arg name="host" value="${redis.host6}">constructor-arg>  
    			<constructor-arg name="port" value="${redis.port6}">constructor-arg>  
    		 bean>  
    	   set>  
    	 property>  
    bean>  
    <bean id="jedisPoolConfig"   class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">  
    	   <property name="maxIdle" value="${redis.maxIdle}" />   
    	   <property name="maxTotal" value="${redis.maxTotal}" />   
    bean>  
    <bean id="jeidsConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory"  >  
    		<constructor-arg ref="redis-clusterConfiguration" />  
    		<constructor-arg ref="jedisPoolConfig" />  
    bean>    
    <bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate">  
    		<property name="connectionFactory" ref="jeidsConnectionFactory" />  
    bean>  
    beans>
    

  • redis本地属性配置文件:

Redis settings

# server IP 

redis.host=127.0.0.1
# server port
redis.port=6379
# server pass
redis.pass=
# use dbIndex
redis.database=0
# 控制一个pool最多有多少个状态为idle(空闲的)的jedis实例
redis.maxIdle=300
# 表示当borrow(引入)一个jedis实例时，最大的等待时间，如果超过等待时间(毫秒)，则直接抛出JedisConnectionException；
redis.maxWait=3000
# 在borrow一个jedis实例时，是否提前进行validate操作；如果为true，则得到的jedis实例均是可用的
redis.testOnBorrow=true
~~~

* redis配置文件:

  ~~~ xml
   
    
    
        
    
      
       
          
         
         
       
    
       
     
       
      	  
       
        
    
  ~~~

  提示:redisTemplate配置时引入JedisConnectionFactory,我们可以用maven profile对该id进行动态赋值

### 六丶模拟集群异常测试

客户端关闭接点的命令:

~~~ xml
./redis-cli -p 端口 shutdown 
~~~

.data.redis.core.RedisTemplate">

    
  ~~~

  提示:redisTemplate配置时引入JedisConnectionFactory,我们可以用maven profile对该id进行动态赋值

### 六丶模拟集群异常测试

客户端关闭接点的命令:

~~~ xml
./redis-cli -p 端口 shutdown 
~~~

测试结论:当主节点挂掉,从节点会顶上,两个都挂掉,会瘫痪.