行业知识
Redis 搭建分片集群
文章目录
- 0.1
- 0.2 散列插槽
- 0.3 集群伸缩
- 0.3.1 需求分析
- 0.3.1 创建新的 Redis 实例
- 0.3.3 添加新节点到 Redis
- 0.3.4 转移插槽
- 0.4 故障转移
- 0.4.1 自动故障转移
- 0.4.2 生动故障转移
- 0.5 RedisTemplate访问分片集群
- 1. 集群架构
- 2. 准备实例和配置
- 3. 启动
- 4. 创建集群
- 5. ���试
0.1
主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决
- 海量数据存储问题
- 高并发写的问题
使用分片集群可以解决上述问题，如图:
分片集群特征：
- 集群中有多个master，每个master保存不同数据
- 每个master都可以有多个slave节点
- master之间通过ping监测彼此健康状态
- 客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点
0.2 散列插槽
Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽（hash slot）上，查看集群信息时就能看到：
数据key不是与节点绑定，而是与插槽绑定。redis会根据key的有效部分计算插槽值，分两种情况：
- key中包含"{}"，且“{}”中至少包含1个字符，“{}”中的部分是有效部分
- key中不包含“{}”，整个key都是有效部分
例如：key是num，那么就根据num计算，如果是{itcast}num，则根据itcast计算。计算方式是利用CRC16算法得到一个hash值，然后对16384取余，得到的结果就是slot值。
如图，在7001这个节点执行set a 1时，对a做hash运算，对16384取余，得到的结果是15495，因此要存储到103节点。
到了7003后，执行get num时，对num做hash运算，对16384取余，得到的结果是2765，因此需要切换到7001节点。小结
Redis如何判断某个key应该在哪个实例？- 将16384个插槽分配到不同的实例
- 根据key的有效部分计算哈希值，对16384取余
- 余数作为插槽，寻找插槽所在实例即可
如何将同一类数据固定的保存在同一个Redis实例？
- 这一类数据使用相同的有效部分，例如key都以{typeId}为前缀
0.3 集群伸缩
redis-cli --cluster提供了很多操作集群的命令，可以通过下面方式查看：
比如，添加节点的命令：
0.3.1 需求分析
需求：向集群中添加一个新的master节点，并向其中存储 num = 10
- 启动一个新的redis实例，端口为7004
- 添加7004到之前的集群，并作为一个master节点
- 给7004节点分配插槽，使得num这个key可以存储到7004实例
这里需要两个新的功能：
- 添加一个节点到集群中
- 将部分插槽分配到新插槽
0.3.1 创建新的 Redis 实例
创建一个文件夹：
mkdir 7004
拷贝配置文件：
cp redis.conf /7004
修改配置文件：
sed /s/6379/7004/g 7004/redis.conf
启动
redis-server 7004/redis.conf
0.3.3 添加新节点到 Redis
添加节点的语法如下：
执行命令：
redis-cli --cluster add-node 192.168.150.101:7004 192.168.150.101:7001
通过命令查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes
如图，7004加入了集群，并且默认是一个master节点：
但是，可以看到7004节点的插槽数量为0，因此没有任何数据可以存储到7004上0.3.4 转移插槽
我们要将num存储到7004节点，因此需要先看看num的插槽是多少：
如上图所示，num的插槽为2765.我们可以将0~3000的插槽从7001转移到7004，命令格式如下：
具体命令如下：
建立连接：得到下面的反馈：
询问要移动多少个插槽，我们计划是3000个：
新的问题来了：
那个node来接收这些插槽？？
显然是7004，那么7004节点的id是多少呢？0.4.2 生动故障转移
利用cluster failover命令可以手动让集群中的某个master宕机，切换到执行cluster failover命令的这个slave节点，实现无感知的数据迁移。其流程如下：
这种failover命令可以指定三种模式：- 缺省：默认的流程，如图1~6歩
- force：省略了对offset的一致性校验
- takeover：直接执行第5歩，忽略数据一致性、忽略master状态和其它master的意见
案例需求：在7002这个slave节点执行手动故障转移，重新夺回master地位
步骤如下：
1）利用redis-cli连接7002这个节点
2）执行cluster failover命令
如图：
效果：0.5 RedisTemplate访问分片集群
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）引入redis的starter依赖
2）配置分片集群地址
3）配置读写分离
与哨兵模式相比，其中只有分片集群的配置方式略有差异，如下：spring: redis: cluster: nodes: - 192.168.150.101:7001 - 192.168.150.101:7002 - 192.168.150.101:7003 - 192.168.150.101:8001 - 192.168.150.101:8002 - 192.168.150.101:8003
1. 集群架构
分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的分片集群，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 192.168.150.101 7001 master 192.168.150.101 7002 master 192.168.150.101 7003 master 192.168.150.101 8001 slave 192.168.150.101 8002 slave 192.168.150.101 8003 slave 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/tmp目录cd /tmp# 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/tmp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 /tmp/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 /tmp/6379# 绑定地址bind 0.0.0.0# 让redis后台运行daemonize yes# 注册的实例ipreplica-announce-ip 192.168.150.101# 保护模式protected-mode no# 数据库数量databases 1# 日志logfile /tmp/6379/run.log
- 将这个文件拷贝到每个目录下：
# 进入/tmp目录cd /tmp# 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/tmp目录cd /tmp# 修改配置文件printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf3. 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/tmp目录cd /tmp# 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：
图（TODO）如果要关闭所有进程，可以执行命令：
ps -ef | grep redis | awk '{print }' | 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 {} shutdown4. 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 /tmp/redis-6.2.4/src# 创建集群./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.150.101:7001 192.168.150.101:7002 192.168.150.101:7003 192.168.150.101:8001 192.168.150.101:8002 192.168.150.101:8003
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 1 192.168.150.101:7001 192.168.150.101:7002 192.168.150.101:7003 192.168.150.101:8001 192.168.150.101:8002 192.168.150.101:8003
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：
这里输入yes，则集群开始创建：
通过命令可以查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes5. 测试
尝试连接7001节点，存储一个数据：
# 连接redis-cli -p 7001# 存储数据set num 123# 读取数据get num# 再次存储set a 1
结果悲剧了：
集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以：
redis-cli -c -p 7001
这次可以了。
- 这一类数据使用相同的有效部分，例如key都以{typeId}为前缀
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