Redis 3.0集群搭建测试（一）

Redis3.0 最大的特点就是有了cluster的能力，使用redis-trib.rb工具可以轻松构建Redis Cluster。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。节点之间使用gossip协议传播信息以及发现新节点，这种结构和Cassandra很相似，Cassandra节点可以转发请求。Redis集群中节点不作为client请求的代理，client根据node返回的错误信息重定向请求。
一、集群特性
1.数据可以在cluster的多个node之间进行共享；
2.一次请求处理多批key的命令将不再被支持，因为这些命令处理的key可能在不同的node之间，使用了它们反而会降低cluster的性能；
3.提供高HA，即某个node failed后cluster依旧提供高可用性。
cluster提供如下能力保证：
1.在cluster内自动把数据划分到不同的set上；
2.当集群中一小群机器出现网络故障时或者其他种类的failure时，cluster要保证系统继续可用；
redis的每个node启动后占用两个port 6379 & 16379。redis通过port 6379继续对client提供服务，client通过redis独有的文本协议与node进行通信，所以这个port被成为client port or command port。redis node通过port 16379与cluster内部的其他node进行二进制形式的通信，所以被称为data port or bus port。通过port 16379，node之间进行 failure detection(探活)、configure update(配置更新)、failure authorization(失败确认)。如果node使用别的端口作为command port，那么data port 一定是command port + 10000。
两个不同的cluster之间也可以通过data port进行data migration。
二、分片
redis cluster内部没用提供一致性hash算法来保证集群的可伸缩能力，而是通过简单的crc16 hash算法来进行sharding，所以它最多提供16384个slot。如果cluster有三个node，分别为 A and B and C，则A负责0 - 5500 slots，B负责5501 - 11000 slots，C负责11001 - 16383 slots。进行扩容的时候，就得在不同的node之间进行slots的迁移，不需要关机，也不会出现服务不可用现象。
cluster内部每个node（也成为一个instance）由一个master和多个slave构成，当master fail的时候，可以通过选举机制选出一个slave代替master。
Redis Cluster不提供强一致性。例如cluster接受了一个写请求，给client返回ok，这个写请求的内容也可能丢失。因为其写流程如下：
1 master B接受了一个写请求；
2 B写成功，返回ok给client；
3 B把数据广播给slaves（B1、B2、B3）
如果第二步执行完毕后，B crash了，则会发生数据不一致现象。这与传统的DBMS类似，它们接收了写请求后，每隔1S才会把数据写入disk，这么做也是在性能和一致性之间做一个平衡。
如果用户对数据的一致性要求比较高，Redis可能也会兼顾这种需求，将来会提供相应的选项，让redis中的slave没用成功的接受数据之前不会给client返回ok给client。即先执行step 3，然后再执行step 2。
一致性还有一种场景。假设有client Z，与cluster内各个node A and B and C，以及各个node的replica A1 and B1 and C1，Z与B之间连接正常，但是B与B1以及cluster内其他nodes连接失败。如果Z发起write request，那么B会给他返回ok，但是B1无法获取到相应的数据，这就要求写的时候也要把node与cluster内其他的成员的探活也要考虑在内。基本要求就是，写时间周期要大于探活时间周期（node timeout）。当node B timeout之后，master B会自动进入failing状态，拒绝外部client的连接请求，而cluster则会选出slave B1来代替B。

三、安装配置

1.环境
使用2台centos服务器，每台机器上部署3个实例，集群为三个主节点与三个从节点：
192.168.36.54:6380
192.168.36.54:6381
192.168.36.54:6382

192.168.36.189:6380
192.168.36.189:6381
192.168.36.189:6382

2.安装依赖

由于通过redis-trib.rb工具构建Redis Cluster，需要rudy环境，执行如下命令安装：
yum -y  install zlib ruby rubygems
安装ruby 的redis库：
gem install redis

3.安装redis 3.0

wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.0.tar.gz
tar -zxvf redis-3.0.0.tar.gz
mkdir redis
cd redis-3.0.0
make PREFIX=/home/slim/redis
make PREFIX=/home/slim/redis install
将集群工具复制到/home/slim/redis/bin下
cp /home/slim/redis-3.0.0/src/redis-trib.rb ./bin/
创建数据配置目录
mkdir -p /home/slim/redis/{conf,data,logs}

4.配置

在2台机器上配置如下：

cd /home/slim/redis
cp /home/slim/redis-3.0.0/redis.conf ./conf/redis-6380.conf 
cp /home/slim/redis-3.0.0/redis.conf ./conf/redis-6381.conf 
cp /home/slim/redis-3.0.0/redis.conf ./conf/redis-6382.conf 

修改配置：

#基本配置
daemonize  yes
pidfile /home/slim/redis/data/redis-6380.pid
port 6380
bind 192.168.36.189
unixsocket /home/slim/redis/data/redis-6380.sock
unixsocketperm 700
timeout 300
loglevel verbose
logfile /home/slim/redis/logs/redis-6380.log
databases 16
dbfilename dump-6380.rdb
dir /home/slim/redis/data/

#aof持久化
appendonly yes
appendfilename appendonly-6380.aof
appendfsync everysec
no-appendfsync-on-rewrite yes  
auto-aof-rewrite-percentage 80-100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb  
lua-time-limit 5000

#集群配置
cluster-enabled yes
cluster-config-file /home/slim/redis/data/nodes-6380.conf
cluster-node-timeout 5000

每个实例配置类似，修改一下都应端口、IP地址、文件名称即可。

Redis集群由多个运行在集群模式（cluster mode）下的Redis实例组成，实例的集群模式需要通过配置来开启，开启集群模式的实例将可以使用集群特有的功能和命令。要让集群正常运作至少需要三个主节点， 不过在刚开始试用集群功能时， 强烈建议使用六个节点： 其中三个为主节点， 而其余三个则是各个主节点的从节点。
cluster-enabled：开实例的集群模式
cluster-conf-file：设定了保存节点配置文件的路径，默认值为nodes.conf。节点配置文件无须人为修改，它由Redis集群在启动时创建，并在有需要时自动进行更新。
cluster-node-timeout：集群节点互连超时的阀值

5.启动服务
1）启动2台机器实例

 ./bin/redis-server ./conf/redis-6380.conf ;tail -f logs/redis-6380.log

 ./bin/redis-server ./conf/redis-6381.conf ;tail -f logs/redis-6381.log

 ./bin/redis-server ./conf/redis-6382.conf ;tail -f logs/redis-6382.log

启动日志中打印：
“8591:M 11 Apr 22:20:46.134 * No cluster configuration found, I'm 83fc65283bbbb71b4c089337df05594d67f4cab6”
每个节点都使用 ID 而不是 IP 或者端口号来记录其他节点， 因为 IP 地址和端口号都可能会改变， 而这个独一无二的标识符（identifier）则会在节点的整个生命周期中一直保持不变。

查看启动进程：

ps -ef | grep redis
slim      8525     1  0 22:16 ?        00:00:01 ./bin/redis-server 192.168.36.54:6380 [cluster]
slim      8544     1  0 22:17 ?        00:00:00 ./bin/redis-server 192.168.36.54:6381 [cluster]
slim      8591     1  0 22:20 ?        00:00:00 ./bin/redis-server 192.168.36.54:6382 [cluster]

2）集群配置

在每台机器上启动的redis服务都是相互独立，下面我们就使用redis-trib.rb工具构建Redis Cluster。

./bin/redis-trib.rb create --replicas 1  192.168.36.54:6380 192.168.36.54:6381 192.168.36.54:6382 192.168.36.189:6380 192.168.36.189:6381 192.168.36.189:6382

命令的意义如下：
给定 redis-trib.rb 程序的命令是 create ， 这表示我们希望创建一个新的集群。
选项 --replicas 1 表示我们希望为集群中的每个主节点创建一个从节点。
之后跟着的其他参数则是实例的地址列表， 我们希望程序使用这些地址所指示的实例来创建新集群。
简单来说， 以上命令的意思就是让 redis-trib 程序创建一个包含三个主节点和三个从节点的集群。

启动日志：

>>> Creating cluster
Connecting to node 192.168.36.54:6380: OK
Connecting to node 192.168.36.54:6381: OK
Connecting to node 192.168.36.54:6382: OK
Connecting to node 192.168.36.189:6380: OK
Connecting to node 192.168.36.189:6381: OK
Connecting to node 192.168.36.189:6382: OK
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Using 3 masters:
192.168.36.54:6380
192.168.36.189:6380
192.168.36.54:6381
Adding replica 192.168.36.189:6381 to 192.168.36.54:6380
Adding replica 192.168.36.54:6382 to 192.168.36.189:6380
Adding replica 192.168.36.189:6382 to 192.168.36.54:6381
M: f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f 192.168.36.54:6380
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: 26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3 192.168.36.54:6381
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: 83fc65283bbbb71b4c089337df05594d67f4cab6 192.168.36.54:6382
   replicates b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5
M: b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5 192.168.36.189:6380
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
S: 1080e423a55a2c24dae649dac03ffa09ed26d3e8 192.168.36.189:6381
   replicates f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f
S: de4302f43ff89843675446396552fd19f741246a 192.168.36.189:6382
   replicates 26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3
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 192.168.36.54:6380)
M: f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f 192.168.36.54:6380
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: 26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3 192.168.36.54:6381
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
M: 83fc65283bbbb71b4c089337df05594d67f4cab6 192.168.36.54:6382
   slots: (0 slots) master
   replicates b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5
M: b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5 192.168.36.189:6380
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: 1080e423a55a2c24dae649dac03ffa09ed26d3e8 192.168.36.189:6381
   slots: (0 slots) master
   replicates f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f
M: de4302f43ff89843675446396552fd19f741246a 192.168.36.189:6382
   slots: (0 slots) master
   replicates 26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

从启动日志可以看出有6个集群实例，主节点为：
192.168.36.54:6380
192.168.36.189:6380
192.168.36.54:6381
每个主节点对应一个从节点
Adding replica 192.168.36.189:6381 to 192.168.36.54:6380
Adding replica 192.168.36.54:6382 to 192.168.36.189:6380
Adding replica 192.168.36.189:6382 to 192.168.36.54:6381
slots划分：
192.168.36.54:6380   0-5460
192.168.36.189:6380  5461-10922
192.168.36.54:6381   10923-16383
一共16384 slots

注：redis-trib.rb使用参数

Usage: redis-trib <command> <options> <arguments ...>

  fix             host:port
  call            host:port command arg arg .. arg
  check           host:port
  import          host:port
                  --from <arg>
  set-timeout     host:port milliseconds
  add-node        new_host:new_port existing_host:existing_port
                  --master-id <arg>
                  --slave
  reshard         host:port
                  --to <arg>
                  --from <arg>
                  --slots <arg>
                  --yes
  create          host1:port1 ... hostN:portN
                  --replicas <arg>
  help            (show this help)
  del-node        host:port node_id

For check, fix, reshard, del-node, set-timeout you can specify the host and port of any working node in the cluster.

参数说明：
call：执行redis命令
create：创建一个新的集群。host1:port1 ... hostN:portN指定了用于构建Redis Cluster的所有redis实例，节点角色由顺序决定,先master之后是slave。而--replicas 则指定了为Redis Cluster中的每个Master节点配备几个Slave节点。
add-node  将一个节点添加到集群里面， 第一个是新节点ip:port, 第二个是任意一个已存在节点ip:port，--master-id 
reshard：重新分片
check：查看集群信息
del-node：移除一个节点
对于客户端redis-cli要访问集群，在启动的时候需要添加一个-c参数，如查看集群所有节点：

./bin/redis-cli -c -h 192.168.36.189 -p 6380  cluster nodes
1080e423a55a2c24dae649dac03ffa09ed26d3e8 192.168.36.189:6381 slave f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f 0 1428817516066 5 connected
b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5 192.168.36.189:6380 myself,master - 0 0 4 connected 5461-10922
83fc65283bbbb71b4c089337df05594d67f4cab6 192.168.36.54:6382 slave b1a15a3cd14ea65671a7134850e17b8919a17da5 0 1428817515047 4 connected
26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3 192.168.36.54:6381 master - 0 1428817514946 2 connected 10923-16383
f6285c8a7506b224840d7b26b2b5d1671320c21f 192.168.36.54:6380 master - 0 1428817514844 1 connected 0-5460
de4302f43ff89843675446396552fd19f741246a 192.168.36.189:6382 slave 26ce71d626175f88e0416e3f45b2bfb29304c7b3 0 1428817516578 6 connected

参考文章：

1.Redis 官方集群教程

2.Redis 集群原理与使用

3.Redis 3.0.0集群试练

4.Redis3.0.0 集群示例