Redis集群——分布式缓存
Redis集群——分布式缓存
- Redis集群——分布式缓存
-
- 1.Redis的搭建
-
- 1.1.单机安装Redis
- 1.2.Redis主从集群
-
- 1.2.1.集群结构
- 1.2.2.准备实例和配置
- 1.2.3.启动
- 1.2.4.开启主从关系
- 1.2.5.测试
- 1.3.搭建哨兵（sentinel）集群
-
- 1.3.1.sentinel集群结构
- 1.3.2.准备实例和配置
- 1.3.3.启动
- 1.3.4.测试
- 1.4.搭建分片集群
-
- 1.4.1.集群结构
- 1.4.2.准备实例和配置
- 4.3.启动
-
-
- 1.4.4.创建集群
- 1.4.5.测试
-
- 2.代码操作redis集群
-
- 2.1.RedisTemplate的哨兵模式
- 2.1.RedisTemplate的分片集群模式
Redis集群——分布式缓存
作者：微信公众号”不如打代码“
笔者曾参与过大型海淘跨境电商项目的开发，在海淘项目中使用到了redis集群来作为项目分级缓存中的第三级缓存。本篇文章，笔者将重点介绍Redis集群的搭建和使用Spring RedisTemplate代码来操作Redis集群。
1.Redis的搭建
本次安装部分包括：
- 单机安装Redis （测试环境）
- Redis主从集群 （测试环境）
- Redis哨兵模式主从 （大量读）
- Redis分片集群 （大量读写）
1.1.单机安装Redis
首先需要安装Redis所需要的依赖,用于编译安装redis：
yum install -y gcc tcl
redis的源码安装包最好去官网下载：https://github.com/redis/redis/releases。测试环境准备了一台Centos7的虚拟机。然后将Redis安装包上传到虚拟机的任意目录：
我放到了/opt/module目录
解压缩：
tar -zxvf redis-6.2.4.tar.gz
解压后,进入redis目录：
cd redis-6.2.4
运行编译命令：
make && make install
如果没有出错，应该就安装成功了。
然后修改redis.conf文件中的一些配置：
# 绑定地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问
bind 0.0.0.0
# 数据库数量，设置为1
databases 1
Redis默认支持16个数据库，可以通过调整Redis的配置文件redis/redis.conf中的databases来修改这一个值，设置完毕后重启Redis便完成配置。
启动Redis：
redis-server redis.conf
停止redis服务：
redis-cli shutdown
1.2.Redis主从集群
1.2.1.集群结构
我们搭建的主从集群结构如图：
共包含三个节点，一个主节点，两个从节点。
这里我们会在同一台虚拟机中开启3个redis实例，模拟主从集群，信息如下：
| IP | PORT | 角色 |
|---|---|---|
| 192.168.129.128 | 7001 | master |
| 192.168.129.128 | 7002 | slave |
| 192.168.129.128 | 7003 | slave |
1.2.2.准备实例和配置
为了测试，要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。
1）创建目录
我们创建三个文件夹，名字分别叫7001、7002、7003：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003
2）恢复原始配置
修改redis-6.2.4/redis.conf文件，将其中的持久化模式改为默认的RDB模式，AOF保持关闭状态。
# 开启RDB
# save ""
save 3600 1
save 300 100
save 60 10000
# 关闭AOF
appendonly no
3）拷贝配置文件到每个实例目录
然后将redis-6.2.4/redis.conf文件拷贝到三个目录中（在/opt/module目录执行下列命令）：
# 方式一：逐个拷贝
cp redis-6.2.4/redis.conf 7001
cp redis-6.2.4/redis.conf 7002
cp redis-6.2.4/redis.conf 7003
# 方式二：管道组合命令，一键拷贝
echo 7001 7002 7003 | xargs -t -n 1 cp redis-6.2.4/redis.conf
4）修改每个实例的端口、工作目录
修改每个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为7001、7002、7003，将rdb文件保存位置都修改为自己所在目录（在/opt/module目录执行下列命令）：
sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7001\//g' 7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7002\//g' 7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7003\//g' 7003/redis.conf
5）修改每个实例的声明IP
虚拟机本身有多个IP，为了避免将来混乱，我们需要在redis.conf文件中指定每一个实例的绑定ip信息，格式如下：
# redis实例的声明 IP
replica-announce-ip 192.168.129.128
每个目录都要改，我们一键完成修改（在/opt/module目录执行下列命令）：
# 逐一执行
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7003/redis.conf
# 或者一键修改
printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' {}/redis.conf
1.2.3.启动
为了方便查看日志，我们打开3个ssh窗口，分别启动3个redis实例，启动命令：
# 第1个
redis-server 7001/redis.conf
# 第2个
redis-server 7002/redis.conf
# 第3个
redis-server 7003/redis.conf
启动后：
如果要一键停止，可以运行下面命令：
printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown
1.2.4.开启主从关系
现在三个实例还没有任何关系，要配置主从可以使用replicaof 或者slaveof（5.0以前）命令。
有临时和永久两种模式：
-
修改配置文件（永久生效）
- 在redis.conf中添加一行配置：
slaveof
- 在redis.conf中添加一行配置：
-
使用redis-cli客户端连接到redis服务，执行slaveof命令（重启后失效）：
slaveof
注意：在5.0以后新增命令replicaof，与salveof效果一致。
这里我们为了演示方便，使用方式二。
通过redis-cli命令连接7002，执行下面命令：
# 连接 7002
redis-cli -p 7002
# 执行slaveof
slaveof 192.168.129.128 7001
通过redis-cli命令连接7003，执行下面命令：
# 连接 7003
redis-cli -p 7003
# 执行slaveof
slaveof 192.168.129.128 7001
然后连接 7001节点，查看集群状态：
# 连接 7001
redis-cli -p 7001
# 查看状态
info replication
结果：
1.2.5.测试
执行下列操作以测试：
-
利用redis-cli连接7001，执行
set name wk -
利用redis-cli连接7002，执行
get name，再执行set name 666 -
利用redis-cli连接7003，执行
get name，再执行set name 888
可以发现，只有在7001这个master节点上可以执行写操作，7002和7003这两个slave节点只能执行读操作。
1.3.搭建哨兵（sentinel）集群
1.3.1.sentinel集群结构
这里我们搭建一个三节点形成的Sentinel集群，来监管之前的Redis主从集群。如图：
三个sentinel实例信息如下：
| 节点 | IP | PORT |
|---|---|---|
| s1 | 192.168.129.128 | 27001 |
| s2 | 192.168.129.128 | 27002 |
| s3 | 192.168.129.128 | 27003 |
1.3.2.准备实例和配置
要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。
我们创建三个文件夹，名字分别叫s1、s2、s3：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 创建目录
mkdir s1 s2 s3
如图：
然后我们在s1目录创建一个sentinel.conf文件，添加下面的内容：
port 27001
sentinel announce-ip 192.168.129.128
sentinel monitor mymaster 192.168.129.128 7001 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000
dir "/opt/module/s1"
解读：
port 27001：是当前sentinel实例的端口sentinel monitor mymaster 192.168.129.128 7001 2：指定主节点信息mymaster：主节点名称，自定义，任意写192.168.129.128 7001：主节点的ip和端口2：选举master时的quorum值
然后将s1/sentinel.conf文件拷贝到s2、s3两个目录中（在/opt/module目录执行下列命令）：
# 方式一：逐个拷贝
cp s1/sentinel.conf s2
cp s1/sentinel.conf s3
# 方式二：管道组合命令，一键拷贝
echo s2 s3 | xargs -t -n 1 cp s1/sentinel.conf
修改s2、s3两个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为27002、27003：
sed -i -e 's/27001/27002/g' -e 's/s1/s2/g' s2/sentinel.conf
sed -i -e 's/27001/27003/g' -e 's/s1/s3/g' s3/sentinel.conf
1.3.3.启动
为了方便查看日志，我们打开3个ssh窗口，分别启动3个redis实例，启动命令：
# 第1个
redis-sentinel s1/sentinel.conf
# 第2个
redis-sentinel s2/sentinel.conf
# 第3个
redis-sentinel s3/sentinel.conf
启动后：
1.3.4.测试
尝试让master节点7001宕机，查看sentinel日志：
查看7003的日志：
查看7002的日志：
1.4.搭建分片集群
1.4.1.集群结构
Redis分片集群是我们在项目中常用到的模式，分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的测试分片集群环境，包含3个master节点，每个master包含一个slave节点，结构如下：
这里我们会在同一台虚拟机中开启6个redis实例，模拟分片集群，信息如下：
| IP | PORT | 角色 |
|---|---|---|
| 192.168.129.128 | 7001 | master |
| 192.168.129.128 | 7002 | master |
| 192.168.129.128 | 7003 | master |
| 192.168.129.128 | 8001 | slave |
| 192.168.129.128 | 8002 | slave |
| 192.168.129.128 | 8003 | slave |
1.4.2.准备实例和配置
删除之前的7001、7002、7003这几个目录，重新创建出7001、7002、7003、8001、8002、8003目录：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 删除旧的，避免配置干扰
rm -rf 7001 7002 7003
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003
在/opt/module下准备一个新的redis.conf文件，内容如下：
port 6379
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /opt/module/6379/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /opt/module/6379
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 192.168.129.128
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 1
# 日志
logfile /opt/module/6379/run.log
将这个文件拷贝到每个目录下：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 执行拷贝
echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf
修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录一致：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 修改配置文件
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf
4.3.启动
因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：
# 进入/opt/module目录
cd /opt/module
# 一键启动所有服务
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf
通过ps查看状态：
ps -ef | grep redis
发现服务都已经正常启动：
[root@localhost module]# ps -ef|grep redis
root 3213 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7001 [cluster]
root 3215 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7002 [cluster]
root 3221 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7003 [cluster]
root 3227 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8001 [cluster]
root 3233 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8002 [cluster]
root 3243 1 0 01:35 ? 00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8003 [cluster]
root 3268 1981 0 01:36 pts/3 00:00:00 grep --color=auto redis
如果要关闭所有进程，可以执行命令：
ps -ef | grep redis | awk '{print $2}' | xargs kill
或者（推荐这种方式）：
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown
1.4.4.创建集群
虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。
我们需要执行命令来创建集群，在Redis5.0之前创建集群比较麻烦，5.0之后集群管理命令都集成到了redis-cli中。
1）Redis5.0之前
Redis5.0之前集群命令都是用redis安装包下的src/redis-trib.rb来实现的。因为redis-trib.rb是有ruby语言编写的所以需要安装ruby环境。
# 安装依赖
yum -y install zlib ruby rubygems
gem install redis
然后通过命令来管理集群：
# 进入redis的src目录
cd /opt/module/redis-6.2.4/src
# 创建集群
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.129.128:7001 192.168.129.128:7002 192.168.129.128:7003 192.168.129.128:8001 192.168.129.128:8002 192.168.129.128:8003
2）Redis5.0以后
我们使用的是Redis6.2.4版本，集群管理以及集成到了redis-cli中，格式如下：
redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.129.128:7001 192.168.129.128:7002 192.168.129.128:7003 192.168.129.128:8001 192.168.129.128:8002 192.168.129.128:8003
命令说明：
redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb：代表集群操作命令create：代表是创建集群--replicas 1或者--cluster-replicas 1：指定集群中每个master的副本个数为1，此时节点总数 ÷ (replicas + 1)得到的就是master的数量。因此节点列表中的前n个就是master，其它节点都是slave节点，随机分配到不同master
运行后的样子：
通过命令可以查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes
1.4.5.测试
尝试连接7001节点，存储一个数据,集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以：
redis-cli -c -p 7001
# 存储数据
set num 123
# 读取数据
get num
# 再次存储
set a 1
注意：redis数据是分布在slot（插槽中的），redis集群一共0~16383（16384）个slot。
2.代码操作redis集群
2.1.RedisTemplate的哨兵模式
项目放到了码云上：https://gitee.com/brddm/redis-cluster.git
在Sentinel集群监管下的Redis主从集群，其节点会因为自动故障转移而发生主从切换，Redis的客户端必须感知这种变化，及时更新连接信息。Spring的RedisTemplate底层利用lettuce实现了节点的感知和自动切换。Java 操作 Redis 的库有两个，Jedis 和 Lettuce，目前 SpringBoot 2.x 中已经将 Jedis 换成了 Lettuce。
1） 在pom文件中引入redis的start依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
2） 在配置文件application.yml中指定sentinel相关的信息
logging:
level:
io.lettuce.core: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
spring:
redis:
sentinel:
master: mymaster #指定master名称
nodes: #指定redis-sentinel集群的ip和端口信息
- 192.168.129.128:27001
- 192.168.129.128:27002
- 192.168.129.128:27003
3）配置主从读写分离
@Bean
public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer() {
return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
}
这里的ReadFrom是配置Redis的读取策略，是一个枚举，包括下面选择：
- MASTER：从主节点读取
- MASTER_PREFERRED：优先从master节点读取，master不可用才读取replica
- REPLICA：从slave（replica）节点读取
- REPLICA _PREFERRED：优先从slave（replica）节点读取，所有的slave都不可用才读取master
4）编写controller请求类
一个简简单单的string数据类型get、put测试。
package cn.brddm.rediscluster.web;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
@RestController
public class HelloController {
@Autowired
private StringRedisTemplate redisTemplate;
@GetMapping("/get/{key}")
public String hi(@PathVariable String key) {
return redisTemplate.opsForValue().get(key);
}
@GetMapping("/set/{key}/{value}")
public String hi(@PathVariable String key, @PathVariable String value) {
redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
return "success";
}
}
5）测试
访问：http://localhost:8080/get/name ，http://localhost:8080/set/name/brddm
后台日志：
可以发现get请求访问的是slave节点,set请求访问的是master节点。
2.1.RedisTemplate的分片集群模式
RedisTemplate底层同样基于lettuce实现了分片集群的支持，而使用的步骤与哨兵模式基本一致：
1） 在pom文件中引入redis的start依赖
<dependency>
<groupId>org.springframework.bootgroupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
dependency>
2） 在配置文件application.yml中指定sentinel相关的信息
logging:
level:
io.lettuce.core: debug
pattern:
dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
spring:
redis:
cluster:
nodes:
- 192.168.129.128:7001
- 192.168.129.128:7002
- 192.168.129.128:7003
- 192.168.129.128:8001
- 192.168.129.128:8002
- 192.168.129.128:8003
3）配置主从读写分离
@Bean
public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer() {
return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
}
与哨兵模式相比，其中只有分片集群的配置方式略有差异。