【Docker】Mysql主从复制&Redis集群

文章目录

    • 安装mysql主从复制
      • 新建主服务器容器实例3307
        • 配置文件 `my.cnf`
        • 修改完配置后重启master实例 `docker restart mysql-master`
        • 进入mysql-master容器 `docker exec -it mysql-master /bin/bash`、`mysql -uroot -proot`
        • master容器实例内创建数据同步用户 `CREATE USER slave@'%' IDENTIFIED BY '12345678';`、`GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'slave'@'%';` `flush privileges;`
      • 新建从服务器容器实例3308
        • 配置文件 `my.cnf`
        • 修改完配置后重启slave实例 `docker restart mysql-slave`
        • 在主数据库中查看主从同步状态 `show master status;`
        • 进入mysql-slave容器 `docker exec -it mysql-slave /bin/bash`、`mysql -uroot -proot`
        • 在从数据库中配置主从复制
        • 在从数据库中查看主从同步状态 `show slave status \G;`
        • 在从数据库中开启主从同步 `start slave;`
        • 查看从数据库状态发现已经同步
      • 主从复制测试
        • 主机新建库-使用库-新建表-插入数据,ok
        • 从机使用库-查看记录,ok
    • 安装redis集群
      • 解决上亿条数据的策略
        • 哈希取余分区
        • 一致性哈希算法分区
        • 哈希槽分区
      • 三主三从集群
        • 关闭防火墙+启动docker后台服务 `systemctl disable firewalld`、 `systemctl start docker`
        • 新建6个docker容器redis实例
        • 进入容器redis-node-1并为6台机器构建集群关系 `docker exec -it redis-node-1 /bin/bash`
        • 构建集群,主从关系
        • 链接进入6381作为切入点,查看集群状态 `cluster info`
        • 链接进入6381作为切入点,查看节点状态 `cluster nodes`
      • 主从容错切换迁移
        • 数据读写增强存储
        • 容错切换迁移
      • 主从扩容
        • 新建6387、6388两个节点+新建后启动+查看是否8节点
        • 进入6387容器实例内部 `docker exec -it redis-node-7 /bin/bash`
        • 将新增的6387节点(空槽号)作为master节点加入原集群 `redis-cli --cluster add-node 自己实际IP地址:6387 自己实际IP地址:6381`
        • 检查集群情况 `redis-cli --cluster check 真实ip地址:6381`
        • 重新分派槽号 `redis-cli --cluster reshard IP地址:端口号`
        • 再次检查集群情况:6387的槽位是由之前三台主机匀过去的
        • 为主节点6387分配从节点6388 `redis-cli --cluster add-node ip:新slave端口 ip:新master端口 --cluster-slave --cluster-master-id 新主机节点ID`
        • 最后检查6388从机的是否OK
      • 主从缩容
        • 将6388删除 从集群中将4号从节点6388删除 `redis-cli --cluster del-node ip:从机端口 从机6388节点ID`
        • 将6387的槽号清空,重新分配,本例将清出来的槽号都给6381 `redis-cli --cluster reshard 192.168.111.147:6381`
        • 将6387删除 `redis-cli --cluster del-node ip:端口 6387节点ID`

安装mysql主从复制

  • 新建主服务器容器实例3307

    docker run -d -p 3307:3306 --privileged=true 
    -v /bk/mysql-master/log:/var/log/mysql 
    -v /bk/mysql-master/data:/var/lib/mysql 
    -v /bk/mysql-master/conf:/etc/mysql/conf.d 
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=12345678 
    --name mysql-master mysql:5.7.41-oracle
    
    • 配置文件 my.cnf

      [mysqld]
      ## 设置server_id,同一局域网中需要唯一
      server_id=101 
      ## 指定不需要同步的数据库名称
      binlog-ignore-db=mysql  
      ## 开启二进制日志功能
      log-bin=mall-mysql-bin  
      ## 设置二进制日志使用内存大小(事务)
      binlog_cache_size=1M  
      ## 设置使用的二进制日志格式(mixed,statement,row)
      binlog_format=mixed  
      ## 二进制日志过期清理时间。默认值为0,表示不自动清理。
      expire_logs_days=7  
      ## 跳过主从复制中遇到的所有错误或指定类型的错误,避免slave端复制中断。
      ## 如:1062错误是指一些主键重复,1032错误是因为主从数据库数据不一致
      slave_skip_errors=1062
      
    • 修改完配置后重启master实例 docker restart mysql-master

    • 进入mysql-master容器 docker exec -it mysql-master /bin/bashmysql -uroot -proot

    • master容器实例内创建数据同步用户 CREATE USER slave@'%' IDENTIFIED BY '12345678';GRANT REPLICATION SLAVE, REPLICATION CLIENT ON *.* TO 'slave'@'%'; flush privileges;

  • 新建从服务器容器实例3308

    docker run -d -p 3308:3306 --privileged=true \
    -v /bk/mysql-slave/log:/var/log/mysql \
    -v /bk/mysql-slave/data:/var/lib/mysql \
    -v /bk/mysql-slave/conf:/etc/mysql/conf.d \
    -e MYSQL_ROOT_PASSWORD=12345678 \
    --name mysql-slave mysql:5.7.41-oracle
    
    • 配置文件 my.cnf

      [mysqld]
      ## 设置server_id,同一局域网中需要唯一
      server_id=102
      ## 指定不需要同步的数据库名称
      binlog-ignore-db=mysql  
      ## 开启二进制日志功能,以备Slave作为其它数据库实例的Master时使用
      log-bin=mall-mysql-slave1-bin  
      ## 设置二进制日志使用内存大小(事务)
      binlog_cache_size=1M  
      ## 设置使用的二进制日志格式(mixed,statement,row)
      binlog_format=mixed  
      ## 二进制日志过期清理时间。默认值为0,表示不自动清理。
      expire_logs_days=7  
      ## 跳过主从复制中遇到的所有错误或指定类型的错误,避免slave端复制中断。
      ## 如:1062错误是指一些主键重复,1032错误是因为主从数据库数据不一致
      slave_skip_errors=1062  
      ## relay_log配置中继日志
      relay_log=mall-mysql-relay-bin  
      ## log_slave_updates表示slave将复制事件写进自己的二进制日志
      log_slave_updates=1  
      ## slave设置为只读(具有super权限的用户除外)
      read_only=1
      
    • 修改完配置后重启slave实例 docker restart mysql-slave

    • 在主数据库中查看主从同步状态 show master status;

      在这里插入图片描述
    • 进入mysql-slave容器 docker exec -it mysql-slave /bin/bashmysql -uroot -proot

    • 在从数据库中配置主从复制

      master_log_pos这个参数是由 show master status;查的

      change master to 
      master_host='宿主机ip',   # 主数据库的IP地址;
      master_user='slave',   # 主数据库的运行端口;
      master_password='12345678',   # 在主数据库创建的用于同步数据的用户账号;
      master_port=3307,   # 在主数据库创建的用于同步数据的用户密码;
      master_log_file='mall-mysql-bin.000001',  # 指定从数据库要复制数据的日志文件,通过查看主数据的状态,获取File参数
      master_log_pos=769,  # 指定从数据库从哪个位置开始复制数据,通过查看主数据的状态,获取Position参数;
      master_connect_retry=30; 连接失败重试的时间间隔,单位为秒。
      
      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第1张图片
    • 在从数据库中查看主从同步状态 show slave status \G;

      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第2张图片
    • 在从数据库中开启主从同步 start slave;

      在这里插入图片描述
    • 查看从数据库状态发现已经同步

      在这里插入图片描述
  • 主从复制测试

    • 主机新建库-使用库-新建表-插入数据,ok

    • 从机使用库-查看记录,ok

      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第3张图片

安装redis集群

1~2亿条数据需要缓存,请问如何设计这个存储案例

  • 单机单台100%不可能,肯定是分布式存储,用redis如何落地?
  • 解决上亿条数据的策略

    • 哈希取余分区

      2亿条记录就是2亿个k,v,我们单机不行必须要分布式多机,假设有3台机器构成一个集群,用户每次读写操作都是根据公式:
      hash(key) % N个机器台数,计算出哈希值,用来决定数据映射到哪一个节点上。

      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第4张图片

      • 优点:

        简单粗暴,直接有效,只需要预估好数据规划好节点,例如3台、8台、10台,就能保证一段时间的数据支撑。使用Hash算法让固定的一部分请求落到同一台服务器上,这样每台服务器固定处理一部分请求(并维护这些请求的信息),起到负载均衡+分而治之的作用。

      • 缺点:

        原来规划好的节点,进行扩容或者缩容就比较麻烦了额,不管扩缩,每次数据变动导致节点有变动,映射关系需要重新进行计算,在服务器个数固定不变时没有问题,如果需要弹性扩容或故障停机的情况下,原来的取模公式就会发生变化:Hash(key)/3会变成Hash(key) /?。此时地址经过取余运算的结果将发生很大变化,根据公式获取的服务器也会变得不可控。
        某个redis机器宕机了,由于台数数量变化,会导致hash取余全部数据重新洗牌。

    • 一致性哈希算法分区

      一致性哈希算法在1997年由麻省理工学院中提出的,设计目标是为了解决;分布式缓存数据变动和映射问题,某个机器宕机了,分母数量改变了,自然取余数不OK了。

      • 3大步骤

        • 一致性哈希环

          一致性哈希算法必然有个hash函数并按照算法产生hash值,这个算法的所有可能哈希值会构成一个全量集,这个集合可以成为一个hash空间[0,232-1],这个是一个线性空间,但是在算法中,我们通过适当的逻辑控制将它首尾相连(0 = 2^32),这样让它逻辑上形成了一个环形空间。
          它也是按照使用取模的方法,前面笔记介绍的节点取模法是对节点(服务器)的数量进行取模。而一致性Hash算法是对232取模,简单来说,一致性Hash算法将整个哈希值空间组织成一个虚拟的圆环,如假设某哈希函数H的值空间为0-232-1(即哈希值是一个32位无符号整形),整个哈希环如下图:整个空间按顺时针方向组织,圆环的正上方的点代表0,0点右侧的第一个点代表1,以此类推,2、3、4、……直到232-1,也就是说0点左侧的第一个点代表232-1, 0和232-1在零点中方向重合,我们把这个由2^32个点组成的圆环称为Hash环

          【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第5张图片

        • 服务器IP节点映射

          将集群中各个IP节点映射到环上的某一个位置。
          将各个服务器使用Hash进行一个哈希,具体可以选择服务器的IP或主机名作为关键字进行哈希,这样每台机器就能确定其在哈希环上的位置。假如4个节点NodeA、B、C、D,经过IP地址的哈希函数计算(hash(ip)),使用IP地址哈希后在环空间的位置如下:

          【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第6张图片

        • key落到服务器的落键规则

          当我们需要存储一个kv键值对时,首先计算key的hash值,hash(key),将这个key使用相同的函数Hash计算出哈希值并确定此数据在环上的位置,从此位置沿环顺时针“行走”,第一台遇到的服务器就是其应该定位到的服务器,并将该键值对存储在该节点上。
          如我们有Object A、Object B、Object C、Object D四个数据对象,经过哈希计算后,在环空间上的位置如下:根据一致性Hash算法,数据A会被定为到Node A上,B被定为到Node B上,C被定为到Node C上,D被定为到Node D上。

          【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第7张图片

      • 优点

        一致性哈希算法的容错性

        • 假设Node C宕机,可以看到此时对象A、B、D不会受到影响,只有C对象被重定位到Node D。一般的,在一致性Hash算法中,如果一台服务器不可用,则受影响的数据仅仅是此服务器到其环空间中前一台服务器(即沿着逆时针方向行走遇到的第一台服务器)之间数据,其它不会受到影响。简单说,就是C挂了,受到影响的只是B、C之间的数据,并且这些数据会转移到D进行存储。

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第8张图片

        一致性哈希算法的扩展性

        • 数据量增加了,需要增加一台节点NodeX,X的位置在A和B之间,那收到影响的也就是A到X之间的数据,重新把A到X的数据录入到X上即可,
        • 不会导致hash取余全部数据重新洗牌。

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第9张图片

      • 缺点

        一致性哈希算法的数据倾斜问题

        • 一致性Hash算法在服务节点太少时,容易因为节点分布不均匀而造成数据倾斜(被缓存的对象大部分集中缓存在某一台服务器上)问题。

        例如系统中只有两台服务器:

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第10张图片

    • 哈希槽分区

      哈希槽实质就是一个数组,数组[0,214 -1]形成hash slot空间。

      • 为什么出现

        一致性哈希算法的数据倾斜问题

      • 能干什么

        解决均匀分配的问题,在数据和节点之间又加入了一层,把这层称为哈希槽(slot),用于管理数据和节点之间的关系,现在就相当于节点上放的是槽,槽里放的是数据。
        槽解决的是粒度问题,相当于把粒度变大了,这样便于数据移动。
        哈希解决的是映射问题,使用key的哈希值来计算所在的槽,便于数据分配。

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第11张图片

      • 多少个hash槽

        一个集群只能有16384个槽,编号0-16383(0-214

        • 这些槽会分配给集群中的所有主节点,分配策略没有要求。可以指定哪些编号的槽分配给哪个主节点。集群会记录节点和槽的对应关系。解决了节点和槽的关系后,接下来就需要对key求哈希值,然后对16384取余,余数是几key就落入对应的槽里。slot = CRC16(key) % 16384。以槽为单位移动数据,因为槽的数目是固定的,处理起来比较容易,这样数据移动问题就解决了。
      • 哈希槽计算

        Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽,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。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,也就是映射到某个节点上。如下代码,key之A 、B在Node2, key之C落在Node3上

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第12张图片

        【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第13张图片

  • 三主三从集群

    • 关闭防火墙+启动docker后台服务 systemctl disable firewalldsystemctl start docker

    • 新建6个docker容器redis实例

      docker run -d --name redis-node-1 
      --net host					# 使用宿主机的网络与端口,默认
      --privileged=true
      -v /bk/redis/share/redis-node-1:/data 
      redis:6.0.8 
      --cluster-enabled yes		# 开启集群集群
      --appendonly yes --port 6381
      
      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述
    • 进入容器redis-node-1并为6台机器构建集群关系 docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

    • 构建集群,主从关系

      redis-cli --cluster create 192.168.111.147:6381 192.168.111.147:6382 \
      192.168.111.147:6383 192.168.111.147:6384 192.168.111.147:6385 192.168.111.147:6386 \
      --cluster-replicas 1		# 表示为每个master创建一个slave节点
      
      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第14张图片
      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第15张图片
    • 链接进入6381作为切入点,查看集群状态 cluster info

      【Docker】Mysql主从复制&Redis集群_第16张图片
    • 链接进入6381作为切入点,查看节点状态 cluster nodes

      在这里插入图片描述
      M: 1 =》 S:6
      M: 2 =》 S:4
      M: 3 =》 S:5
  • 主从容错切换迁移

    • 数据读写增强存储

      对6381新增两个key,进入方式不对,此时6381这台机子只分配到了[0,5460]的槽位

      在这里插入图片描述

      加入参数-c,优化路由 redis-cli -p 6381 -c

      在这里插入图片描述

      查看集群信息 redis-cli --cluster check 192.168.111.147:6381

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    • 容错切换迁移

      6381主机停了,对应的6386从机上位,这里的M:6381对应的S:6386

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      任意选一台机子作为突破口,再次查看集群信息

      在这里插入图片描述

      还原之前的3主3从

      • docker start redis-node-1
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      • docker restart redis-node-6不行=》docker stop redis-node-6 & docker start redis-node-6
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  • 主从扩容

    • 新建6387、6388两个节点+新建后启动+查看是否8节点

      docker run -d --name redis-node-7 --net host --privileged=true -v /bk/redis/share/redis-node-7:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6387
      docker run -d --name redis-node-8 --net host --privileged=true -v /bk/redis/share/redis-node-8:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6388
      

      在这里插入图片描述

    • 进入6387容器实例内部 docker exec -it redis-node-7 /bin/bash

    • 将新增的6387节点(空槽号)作为master节点加入原集群 redis-cli --cluster add-node 自己实际IP地址:6387 自己实际IP地址:6381

      6387 就是将要作为master新增节点
      6381 就是原来集群节点里面的领路人,相当于6387拜拜6381的码头从而找到组织加入集群

      在这里插入图片描述

    • 检查集群情况 redis-cli --cluster check 真实ip地址:6381

      在这里插入图片描述

    • 重新分派槽号 redis-cli --cluster reshard IP地址:端口号

      在这里插入图片描述
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    • 再次检查集群情况:6387的槽位是由之前三台主机匀过去的

      在这里插入图片描述

    • 为主节点6387分配从节点6388 redis-cli --cluster add-node ip:新slave端口 ip:新master端口 --cluster-slave --cluster-master-id 新主机节点ID

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    • 最后检查6388从机的是否OK

      在这里插入图片描述

  • 主从缩容

    6387和6388下线,先删从机6388,再删除6387

    • 将6388删除 从集群中将4号从节点6388删除 redis-cli --cluster del-node ip:从机端口 从机6388节点ID

      在这里插入图片描述

      在这里插入图片描述

    • 将6387的槽号清空,重新分配,本例将清出来的槽号都给6381 redis-cli --cluster reshard 192.168.111.147:6381

      在这里插入图片描述
      在这里插入图片描述

    • 将6387删除 redis-cli --cluster del-node ip:端口 6387节点ID

      在这里插入图片描述
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