缓存加速----Redis主从同步集群搭建

Redis集群搭建

前言

前面讲述了有关redis的编译安装流程以及其配置优化的部分内容，本文旨在本地模拟redis服务器集群搭建的流程演示。

一: Redis群集概述

1.1: Redis集群的作用是什么？

• 在实验部署开始前，我们需要明白为什么需要搭建Redis集群，其解决了什么样的问题？又有哪些优势。我们可以从单一的Redis服务器来探究这个问题。

1.2: 单一Redis服务器存在的问题

• 如果部署过MySQL主从复制读写分离以及MHA高可用的话，这里就非常容易想到单一Redis服务器所存在的问题，主要有以下几点：

1）存在单点故障；

2）不满足高并发的需求；

3）数据丢失引发灾难（容错率非常低）；

…

• 而解决这样的问题，最容易想到的就是将存储备份，且进行横向扩展。这就需要我们搭建Redis集群来满足业务需求了。

1.3: Redis集群介绍简述

• Redis集群是一个提供在多个Redis间节点共享数据的程序集
• Redis集群并不支持多处理多个Keys的命令，应为这需要在不同节点间移动数据，从而达不到像Redis那样的性能，在高负载的情况下可能会导致不可预料的错误
• Redis集群通过分区来提供一定程度的可用性，在实际环境中档某个节点宕机或则不可达的情况下继续处理命令

1.4: Redis集群优势：

• 自动分割数据到不同节点上
• 整个集群的部分节点失败或不可达的情况下依旧可以处理业务指令

1.5: Redis-Clouder集群的数据分片

• Redis集群没有使用一致性hash，而是引入了哈希槽的概念。

• Redis集群总共有16384个哈希槽（0-16383）

• 每个Key通过CRC16校验后对16384取模来决定如何进行存放，

• 集群的每个节点负责一部分的hash槽。

• 在Redis集群中，支持添加或者删除节点，且无需停止服务。

• Redis-Cluster数据分片
  以3个节点组成的集群为例

  • 节点A包含О到5500号哈希槽
    节点B包含5501到11000号哈希槽
    节点C包含11001到16384号哈希槽

  • 支持添加或者删除节点
    添加删除节点无需停止服务
    例如
    如果想新添加个节点D,需要移动节点A,B,C中的部分槽到D上
    如果想移除节点A，需要将A中的槽移到B和C节点上，再将没有任何槽的A节点从集群中移除

1.6: Redis-Clouder主从复制模型

• 集群中具有A，B，C三个节点,如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5501-11000这个范围的槽而不可用
• 为每个节点添加一个从节点A1，B1，C1,整个集群便有三个master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群便会选举B1为新的主节点继续服务
• 当B和B1都失败后，集群将不可用
• 

1.7: 搭建主从的步骤

• 设置网络参数、关闭防火墙和selinux(所有节点)

• 下载并安装Redis(所有节点)

• 修改Redis配置文件(所有节点)

• 创建Redis集群(master1节点)
  导入key文件并安装rvm
  执行环境变量让其生效
  安装Ruby2.4.1版本
  安装redis客户端
  创建redis集群

• 调整Redis集群主从关系
  删除所有的从节点(master1节点)
  删除节点配置文件和持久化文件(slave1、2、3节点)
  重新添加从节点(master1节点)
  检查新的主从关系(master1节点)

• 测试集群数据读写

二: 实验过程

2.1: 实验环境

类别	IP地址	系统	软件包
master	ens33：192.168.100.140; ens36：192.168.100.128; ens37：192.168.100.130	centos7	redis-5.0.7.tar.gz; rvm-1.29.9.tar.gz
slave	ens33：192.168.100.150; ens36：192.168.100.129; ens37：192.168.100.131	centos7	redis-5.0.7.tar.gz

2.2: master的具体配置

• 安装Redis

  1.下载redis的安装包
  [root@localhost ~]# mount.cfs //192.168.1.150/qq-Download /mnt
  [root@localhost ~]# cd /mnt
  
  2.通过yum工具，安装编译工具
  [root@localhost ~]# yum install gcc gcc-c++ make -y 
  
  3.解压redis软件包
  tar xzvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt
  
  4.编译且安装
  cd /opt/redis-5.0.7/
  make
  make PREFIX=/usr/local/redis install
  
  5.开启服务,设置各类文件
  cd /opt/redis-5.0.7/utils/
  [root@localhost utils]# ./install_server.sh 
  Welcome to the redis service installer
  This script will help you easily set up a running redis server
   
  Please select the redis port for this instance: [6379] 
  Selecting default: 6379
  Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf]     '定义主配置文件'
  Selected default - /etc/redis/6379.conf
  Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]     "定义日志文件"
  Selected default - /var/log/redis_6379.log
  Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379] "数据文件"
  Selected default - /var/lib/redis/6379
  Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server "可执行文件路径，需要自行定义"
  Selected config:
  Port           : 6379
  Config file    : /etc/redis/6379.conf
  Log file       : /var/log/redis_6379.log
  Data dir       : /var/lib/redis/6379
  Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server
  Cli Executable : /usr/local/redis/bin/redis-cli
  Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
  Copied /tmp/6379.conf => /etc/init.d/redis_6379
  Installing service...
  Successfully added to chkconfig!
  Successfully added to runlevels 345!
  Starting Redis server...
  Installation successful!
  [root@localhost redis]# netstat -natp | grep 6379
  tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      6475/redis-server 1 
  
  6.创建软链接，便于服务控制
  ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
  
  7.进入redis数据库
  [root@localhost init.d]# vim /etc/redis/6379.conf 
  bind 127.0.0.1 192.168.43.101    "//绑定本机地址"
  [root@localhost init.d]# service redis_6379 restart     "//重启服务"
  Stopping ...
  Redis stopped
  Starting Redis server...
  [root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.100.140 -p 6379   "//-h指定地址，-p指定端口"
  192.168.100.140:6379> 
  

• redis的配置文件修改

  [root@localhost ~]# cd /etc/redis/
  [root@localhost redis]# ls
  6379.conf
  [root@localhost redis]# vim 6379.conf 
  #bind 127.0.0.1    "//注释第70行的监听127地址，表示监听所有地址,也可以写三个节点的位置"
  protected-mode no    "//去掉第89行注释，关闭安全保护"
  port 6379    "//去掉第93行注释，开启端口6379"
  daemonize yes    "//去掉第137行注释，以独立进程启动"
  appendonly yes    "//去掉第700行注释，开启aof持久化功能"
  cluster-enabled yes    "//去掉第833行注释，开启群集功能"
  cluster-config-file node-6379.conf    "//去掉第841行注释，群集名称文件设置"
  cluster-node-timeout 15000    "//去掉第847行注释，群集超时时间设置"
  [root@localhost ~]# service redis_6379 restart    "//重启服务"
  [root@localhost ~]# ls /var/lib/redis/6379/    "//生成下列三个文件说明设置成功"
  appendonly.aof  dump.rdb  nodes-6379.conf
  [root@localhost ~]# 
  

• 安装rvm、ruby等控制群集软件包

• 先安装rvm

  [root@master1 6379]# gpg --keyserver hkp://keys.gnupg.net --recv-keys 409B6B1796C275462A1703113804BB82D39DC0E3	'//导入key文件，若出现error，重新导入一次即可'
  [root@master1 6379]# curl -sSL https://get.rvm.io | bash -s stable	'//安装rvm'
  

  注：执行 gpg --keyserver hkp://keys.gnupg.net --recv-keys 409B6B1796C275462A1703113804BB82D39DC0E3第一次时会出现超时错误，可继续

  执行第二次执行curl -sSL https://get.rvm.io | bash -s stable时可能会出现curl: (7) Failed connect to get.rvm.io:443; 拒绝连接错误,要,把下载好的文件rvm-install.text重命名为rvm-install.sh

  可以关闭虚拟机防火墙，安全性功能，也有也可能时网络比较差，此外也可以把https换成http试试

  本实验把已经下载好的脚本直接拿过来使用

• 继续安装ruby

  [root@localhost ~ ]# cd /opt
  [root@localhost opt ]# ls
  rvm-install.sh
  [root@localhost opt]# chmod +x rvm-install.sh
  [root@localhost opt]# ./rvm-install.sh
  [root@localhost opt]# source /etc/profile.d/rvm.sh	'//执行环境变量'
  [root@localhost opt]# rvm list known	'//列出ruby可以安装的版本'
  [root@localhost rvm-master]# rvm install 2.4.1	'//安装ruby2.4.1版本，安装版本的事件会比较长,移动热点安装速度快'
  [root@localhost opt]# rvm use 2.4.1
  [root@localhost opt]# ruby -v '//查看当前ruby版本'
  [root@localhost opt]# gem install redis '//再次安装redis'
  

• 在主服务器上添加两张网卡（NAT模式）

  [root@localhost 6379]# ifconfig
  ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.140  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
  ens36: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.128  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
  ens37: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.130  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
          ....
  

• 关闭防火墙，SElinux功能

  [root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
  [root@localhost ~]# setenforce 0
  [root@localhost ~]# 
  

• 创建群集(其他节点都安装Redis,按下文设置完slave,监听端口都存在,再到master创建群集)

  [root@localhost 6379]# redis-cli --cluster create 192.168.100.140:6379 192.168.100.128:6379 192.168.100.130:6379 192.168.100.150:6379 192.168.100.129:6379 192.168.100.131:6379 --cluster-replicas 1
  >>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
  Master[0] -> Slots 0 - 5460
  Master[1] -> Slots 5461 - 10922
  Master[2] -> Slots 10923 - 16383
  Adding replica 192.168.100.129:6379 to 192.168.100.140:6379					'//一主一从的绑定关系是随机的;140主对应从129'
  Adding replica 192.168.100.131:6379 to 192.168.100.128:6379
  Adding replica 192.168.100.150:6379 to 192.168.100.130:6379
  M: ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb 192.168.100.140:6379
     slots:[0-5460],[10923-16383] (5461 slots) master
  M: ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb 192.168.100.128:6379
     slots:[0-16383] (5462 slots) master
  M: ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb 192.168.100.130:6379
     slots:[0-5460],[10923-16383] (5461 slots) master
  S: 637bebedda821add8127dc8355d2722cf61b73b1 192.168.100.150:6379
     replicates ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb
  S: 637bebedda821add8127dc8355d2722cf61b73b1 192.168.100.129:6379
     replicates ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb
  S: 637bebedda821add8127dc8355d2722cf61b73b1 192.168.100.131:6379
     replicates ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb
  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 192.168.100.140:6379)
  M: ef8534eb9a9a9029220c08a8b4fc4a5b3fb591bb 192.168.100.140:6379
     slots:[0-5460],[10923-16383] (10922 slots) master
  M: 637bebedda821add8127dc8355d2722cf61b73b1 192.168.100.150:6379
     slots:[5461-10922] (5462 slots) master
  [OK] All nodes agree about slots configuration.
  >>> Check for open slots...
  >>> Check slots coverage...
  [OK] All 16384 slots covered.
  [root@localhost 6379]# 
  '六个实例分为三组，每组一主一从，--replicas 1表示每组一个从，下面交互的时候需要输入yes才可以创建。'
  '使用源码解压目录中的redis-trib.rb工具创建群集。'
  

  生产环境rvm和ruby只在一个节点安装,搭建群集

  其他节点只安装Redis开放数据库端口即可

2.3: salve的具体配置

• 安装redis

  1.下载redis的安装包
  [root@localhost ~]# mount.cfs //192.168.1.150/qq-Download /mnt
  [root@localhost ~]# cd /mnt
  2.通过yum工具，安装编译工具
  [root@localhost ~]# yum install gcc gcc-c++ make -y 
  3.解压redis软件包
  tar xzvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt
  4.编译且安装
  cd /opt/redis-5.0.7/
  make
  make PREFIX=/usr/local/redis install
  5.开启服务,设置各类文件
  cd /opt/redis-5.0.7/utils/
  [root@localhost utils]# ./install_server.sh 
  Welcome to the redis service installer
  This script will help you easily set up a running redis server
   
  Please select the redis port for this instance: [6379] 
  Selecting default: 6379
  Please select the redis config file name [/etc/redis/6379.conf]   '//定义主配置文件'
  Selected default - /etc/redis/6379.conf
  Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]     '//定义日志文件'
  Selected default - /var/log/redis_6379.log
  Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379]'数据文件'
  Selected default - /var/lib/redis/6379
  Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server '//可执行文件路径，需要自行定义'
  Selected config:
  Port           : 6379
  Config file    : /etc/redis/6379.conf
  Log file       : /var/log/redis_6379.log
  Data dir       : /var/lib/redis/6379
  Executable     : /usr/local/redis/bin/redis-server
  Cli Executable : /usr/local/redis/bin/redis-cli
  Is this ok? Then press ENTER to go on or Ctrl-C to abort.
  Copied /tmp/6379.conf => /etc/init.d/redis_6379
  Installing service...
  Successfully added to chkconfig!
  Successfully added to runlevels 345!
  Starting Redis server...
  Installation successful!
  [root@localhost redis]# netstat -natp | grep 6379
  tcp        0      0 127.0.0.1:6379          0.0.0.0:*               LISTEN      6475/redis-server 1 
  6.创建软链接，便于服务控制
  ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
  7.进入redis数据库
  [root@localhost init.d]# vim /etc/redis/6379.conf 
  bind 127.0.0.1   //绑定本机地址
  [root@localhost init.d]# service redis_6379 restart     '//重启服务'
  Stopping ...
  Redis stopped
  Starting Redis server...
  [root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.100.150 -p 6379   '//-h指定地址，-p指定端口'
  192.168.100.150:6379> 
  

• 修改redis的配置文件

  8.启用群集
  #修改redis的配置文件
  [root@localhost ~]# cd /etc/redis/
  [root@localhost redis]# ls
  6379.conf
  [root@localhost redis]# vim 6379.conf 
  #bind 127.0.0.1    	//注释第70行的监听127地址，表示监听所有地址
  protected-mode no   //去掉第89行注释，关闭安全保护
  port 6379    		//去掉第93行注释，开启端口6379
  daemonize yes    	//去掉第137行注释，以独立进程启动
  appendonly yes    	//去掉第700行注释，开启aof持久化功能
  cluster-enabled yes    //去掉第833行注释，开启群集功能
  cluster-config-file node-6379.conf    //去掉第841行注释，群集名称文件设置
  cluster-node-timeout 15000    //去掉第847行注释，群集超时时间设置
  [root@localhost ~]# service redis_6379 restart    //重启服务
  [root@localhost ~]# ls /var/lib/redis/6379/    //生成下列三个文件说明设置成功
  appendonly.aof  dump.rdb  nodes-6379.conf		"'//生成了三个文件，appendonly.aof是AOF持久化文件，dump.rdb是RDB快照文件，nodes-6379.conf是节点首次启动生成的配置文件'"
  [root@localhost ~]# 
  

• 添加两张网卡NAT模式

  ----添加两张网卡，NAT模式
  [root@slave ~]# ifconfig
  ens33: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.150  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
  
  ens36: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.129  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
  
  ens37: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
          inet 192.168.100.131  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.100.255
  
  [root@localhost ~]# 
  
  #关闭防火墙，SElinux
  [root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service 
  [root@localhost ~]# setenforce 0
  [root@localhost ~]# 
  

2.4: 验证群集功能

• 验证主从数据同步

  #验证主从数据同步					"-c 指定登陆群集"
  "创建键值只能在master"
  [root@localhost ~]# redis-cli -c -h 192.168.100.140	'//登陆到140服务器数据库'
  192.168.100.140:6379> keys *
  (empty list or set)
  192.168.100.140:6379> set user lisi	'//创建一个键值'
  OK
  192.168.100.140:6379> keys *		'//查看所有键'
  1) "user"
  192.168.100.140:6379> get user		'//查看user键的值'
  "lisi"
  192.168.100.140:6379> exit			'//退出'
  [root@localhost ~]# redis-cli -c -h 192.168.43.247	'//登陆到150服务器数据库'
  192.168.100.150:6379> keys *
  1) "user"
  192.168.100.150:6379> get user				'查看user键的值'
  (error) MOVED 5474 192.168.100.129:6379		'//提示移动到129节点上'
  192.168.100.150:6379> exit
  [root@localhost ~]# redis-cli -c 192.168.100.129		'//登陆到129服务器的数据库'
  192.168.100.129:6379> keys *
  1) "user"
  192.168.100.129:6379> get user
  "lisi"
  192.168.100.129:6379> exit
  "主master存储数据,只有与它对应的salve节点才有同步的数据;其他节点查看数据的时候是要到这两个节点取找"