redis是一个开源的key value存储系统,受到了广大互联网公司的青睐。redis3.0版本之前只支持单例模式,在3.0版本及以后才支持集群,我这里用的是redis3.0.0版本;
redis集群采用P2P模式,是完全去中心化的,不存在中心节点或者代理节点;
redis集群是没有统一的入口的,客户端(client)连接集群的时候连接集群中的任意节点(node)即可,集群内部的节点是相互通信的(PING-PONG机制),每个节点都是一个redis实例;
为了实现集群的高可用,即判断节点是否健康(能否正常使用),redis-cluster有这么一个投票容错机制:如果集群中超过半数的节点投票认为某个节点挂了,那么这个节点就挂了(fail)。这是判断节点是否挂了的方法;
那么如何判断集群是否挂了呢? 如果集群中任意一个节点挂了,而且该节点没有从节点(备份节点),那么这个集群就挂了。这是判断集群是否挂了的方法;
那么为什么任意一个节点挂了(没有从节点)这个集群就挂了呢? 因为集群内置了16384个slot(哈希槽),并且把所有的物理节点映射到了这16384[0-16383]个slot上,或者说把这些slot均等的分配给了各个节点。当需要在Redis集群存放一个数据(key-value)时,redis会先对这个key进行crc16算法,然后得到一个结果。再把这个结果对16384进行求余,这个余数会对应[0-16383]其中一个槽,进而决定key-value存储到哪个节点中。所以一旦某个节点挂了,该节点对应的slot就无法使用,那么就会导致集群无法正常工作。
综上所述,每个Redis集群理论上最多可以有16384个节点。
1.1、单节点Redis服务器带来的问题
1.1.1、单点故障,服务不可用
1.1.2、无法处理大量的并发数据请求
1.1.3、数据丢失——大灾难
1.2、解决方法
搭建Redis集群
2.1、Redis集群介绍
2.1.1、Redis集群是一个提供在多个Redis间节点间共享数据的程序集
2.1.2、Redis集群并不支持处理多个keys的命令,因为这需要在不同的节点间移动数据,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
2.1.3、Redis集群通过分区来提供一定程度的可用性,在实际环境中当某个节点宕机或者不可达的情况下可继续处理命令
2.2、Redis集群的优势
2.2.1、自动分割数据到不同的节点上
2.2.2、整个集群的部分节点失败或者不可达的情况下能够继续处理命令
2.3、Redis集群的实现方法
2.3.1、有客户端分片
2.3.2、代理分片
2.3.3、服务器端分片
2.4、Redis-Cluster数据分片
2.4.1、Redis集群没有使用一致性hash,而是引入了哈希槽概念
2.4.2、Redis集群有16384个哈希槽
2.4.3、每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置槽
2.4.4、集群的每个节点负责一部分哈希槽
2.4.5、以3个节点组成的集群为例
①节点A包含0到5500号哈希槽
②节点B包含5501到11000号哈希槽
③节点C包含11001到16384号哈希槽
2.4.6、支持添加或者删除节点
①添加删除节点无需停止服务
②例如:
1)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
2)如果想移除节点A,需要将A中的槽移到B和C上,再将没有任何槽的A节点从集群中移除
2.4.7、Redis-Cluster的主从复制模型
①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
②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
③当B和B1都失败后,集群将不可用
3.2、环境
Master1服务器 | 192.168.111.10 |
---|---|
Master2服务器 | 192.168.111.20 |
Master3服务器 | 192.168.111.30 |
Slave1服务器 | 192.168.111.40 |
Slave2服务器 | 192.168.111.50 |
Slave3服务器 | 192.168.111.60 |
3.3、安装Redis
所有服务器上都需要安装,只在master1上演示,其他安装都一样
[root@master1 ~]# tar zxf redis-5.0.7.tar.gz
[root@master1 ~]# cd redis-5.0.7/
[root@master1 redis-5.0.7]# make -j2
[root@master1 redis-5.0.7]# make PREFIX=/usr/local/redis install
[root@master1 redis-5.0.7]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
[root@master1 redis-5.0.7]# cd utils/
[root@master1 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]
Selected default - /etc/redis/6379.conf
Please select the redis log file name [/var/log/redis_6379.log]
Selected default - /var/log/redis_6379.log
Please select the data directory for this instance [/var/lib/redis/6379]
Selected default - /var/lib/redis/6379
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server]
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/bin/redis-server
Cli Executable : /usr/local/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!
3.4、修改配置文件
所有服务器上都需要修改,只在master1上演示
[root@localhost utils]# vi /etc/redis/6379.conf
bind 192.168.111.10 #删除原来的127.0.0.1,改成自己的IP
cluster-enabled yes #前面的注释去掉
appendonly yes #开启AOF持久化
cluster-config-file nodes-6379.conf #前面的注释去掉
cluster-node-timeout 15000 #前面的注释去掉
cluster-require-full-coverage no #前面的注释去掉,把yes改成no,表示当负责一个插槽的主库下线且没有相应的从库进行故障恢复时,集群仍然可用
3.5、开启Redis服务
所有服务器上都需要开启,只在master1上演示
[root@master1 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Waiting for Redis to shutdown ...
Redis stopped
Starting Redis server...
[root@master1 utils]# netstat -anpt | grep 6379
tcp 0 0 192.168.111.10:6379 0.0.0.0:* LISTEN 18943/redis-server
tcp 0 0 192.168.111.10:16379 0.0.0.0:* LISTEN 18943/redis-server
3.6、在master1上使用脚本创建集群
gem是ruby写的软件包。rubygems是用来打包、下载、安装、使用gem软件包的工具。要搭建集群的话,需要使用一个工具(脚本文件),这个工具在redis解压文件的源代码里。因为这个工具是一个ruby脚本文件,所以这个工具的运行需要ruby的运行环境,就相当于java语言的运行需要在jvm上。所以需要安装ruby。
0 [root@master1 utils]# yum -y install ruby rubygems 1 [root@master1 utils]# cd
2 [root@master1 ~]# gem install redis-3.2.0.gem
3 Successfully installed redis-3.2.0
4 Parsing documentation for redis-3.2.0
5 Installing ri documentation for redis-3.2.0
6 1 gem installed
7 [root@master1 ~]# cd redis-5.0.7/src/
8 [root@master1 src]# redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.111.10:6379 20.0.0.20:6379 20.0.0.30:6379 20.0.0.40:6379 20.0.0.50:6379 20.0.0.60:6379
9 >>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
10 Master[0] -> Slots 0 - 5460
11 Master[1] -> Slots 5461 - 10922
12 Master[2] -> Slots 10923 - 16383
13 Adding replica 192.168.111.50:6379 to 192.168.111.10:6379
14 Adding replica 192.168.111.60:6379 to 192.168.111.20:6379
15 Adding replica 192.168.111.40:6379 to 192.168.111.30:6379
16 M: 7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f 192.168.111.10:6379
17 slots:[0-5460] (5461 slots) master
18 M: 0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248 192.168.111.20:6379
19 slots:[5461-10922] (5462 slots) master
20 M: d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311 192.168.111.30:6379
21 slots:[10923-16383] (5461 slots) master
22 S: bb00f5e1da389a397580abdeec8bfab15cf2b404 192.168.111.40:6379
23 replicates d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311
24 S: f1843f0b57222c396f8c72acbbe5a31bffdfe790 192.168.111.50:6379
25 replicates 7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f
26 S: 7316d95a643a9ffd439e37d248ff354c69cdea0b 192.168.111.60:6379
27 replicates 0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248
28 Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes #输入yes
29 >>> Nodes configuration updated
30 >>> Assign a different config epoch to each node
31 >>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
32 Waiting for the cluster to join
33 ....
34 >>> Performing Cluster Check (using node 20.0.0.10:6379)
35 M: 7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f 192.168.111.10:6379
36 slots:[0-5460] (5461 slots) master
37 1 additional replica(s)
38 M: 0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248 192.168.111.20:6379
39 slots:[5461-10922] (5462 slots) master
40 1 additional replica(s)
41 M: d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311 192.168.111.30:6379
42 slots:[10923-16383] (5461 slots) master
43 1 additional replica(s)
44 S: 7316d95a643a9ffd439e37d248ff354c69cdea0b 192.168.111.60:6379
45 slots: (0 slots) slave
46 replicates 0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248
47 S: f1843f0b57222c396f8c72acbbe5a31bffdfe790 192.168.111.50:6379
48 slots: (0 slots) slave
49 replicates 7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f
50 S: bb00f5e1da389a397580abdeec8bfab15cf2b404 192.168.111.40:6379
51 slots: (0 slots) slave
52 replicates d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311
53 [OK] All nodes agree about slots configuration.
54 >>> Check for open slots...
55 >>> Check slots coverage...
56 [OK] All 16384 slots covered.
3.7、测试群集
[root@master1 src]# redis-cli -h 192.168.111.10 -p 6379 -c
192.168.111.10:6379> set centos 7.6
OK
192.168.111.10:6379> quit
[root@master1 src]# redis-cli -h 192.168.111.20 -p 6379 -c
192.168.111.20:6379> get centos
-> Redirected to slot [467] located at 192.168.111.10:6379
"7.6"
192.168.111.10:6379> quit
[root@master1 src]# redis-cli -h 192.168.111.50 -p 6379 -c
192.168.111.50:6379> get centos
-> Redirected to slot [467] located at 192.168.111.10:6379
"7.6"
192.168.111.10:6379> cluster info #查看集群状态
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:383
cluster_stats_messages_pong_sent:373
cluster_stats_messages_sent:756
cluster_stats_messages_ping_received:368
cluster_stats_messages_pong_received:383
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:756
192.168.111.10:6379> cluster nodes #查看节点信息
0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248 192.168.111.20:6379@16379 master - 0 1605018468897 2 connected 5461-10922
d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311 192.168.111.30:6379@16379 master - 0 1605018466000 3 connected 10923-16383
7316d95a643a9ffd439e37d248ff354c69cdea0b 192.168.111.60:6379@16379 slave 0229fcffb856fac03854aebcc053ff4115a8b248 0 1605018467000 6 connected
7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f 192.168.111.10:6379@16379 myself,master - 0 1605018465000 1 connected 0-5460
f1843f0b57222c396f8c72acbbe5a31bffdfe790 192.168.111.50:6379@16379 slave 7ae810725eb6ff5d3c8b222dff08bed993f7738f 0 1605018467876 5 connected
bb00f5e1da389a397580abdeec8bfab15cf2b404 192.168.111.40:6379@16379 slave d29fc5dcf1765ff01adc89aae5ec27131d05d311 0 1605018468000 4 connected