Redis 搭建分片集群

导读:本篇文章讲解 Redis 搭建分片集群,希望对大家有帮助,欢迎收藏,转发!站点地址:www.bmabk.com

目录

一、搭建分片集群

1.集群结构

2.准备实例和配置

3.启动

4.创建集群

5.测试

二、散列插槽

1.插槽原理

2.小结

三、集群伸缩

1.需求分析

2.创建新的redis实例

 3.添加新节点到redis

4.转移插槽

5.验证效果:

四、故障转移

1.自动故障转移

2.手动故障转移


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:

Redis 搭建分片集群

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

一、搭建分片集群

1.集群结构

        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:

Redis 搭建分片集群

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
192.168.78.134 7001 master
192.168.78.134 7002 master
192.168.78.134 7003 master
192.168.78.134 8001 slave
192.168.78.134 8002 slave
192.168.78.134 8003 slave

2.准备实例和配置

在 /home 目录下创建出 /redis_stream目录,并在其中创建 7001、7002、7003、8001、8002、8003目录:

[root@sql ~]# mkdir -p /home/redis_stream
[root@sql ~]# cd /home/redis_stream/
[root@sql redis_stream]# mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003
[root@sql redis_stream]# ls
7001  7002  7003  8001  8002  8003

在/home/redis_stream下准备一个新的redis.conf文件,内容如下:  

# 指定端口
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 /home/redis_stream/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 /home/redis_stream/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 192.168.150.101

# 保护模式
protected-mode no

# 数据库数量
databases 1

# 日志
logfile /home/redis_stream/6379/run.log

将这个文件拷贝到每个目录下:

[root@sql redis_stream]# echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf
cp redis.conf 7001 
cp redis.conf 7002 
cp redis.conf 7003 
cp redis.conf 8001 
cp redis.conf 8002 
cp redis.conf 8003

修改每个目录下的redis.conf,将其中的6379修改为与所在目录名称一致:

[root@sql redis_stream]# printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf
sed -i s/6379/7001/g 7001/redis.conf 
sed -i s/6379/7002/g 7002/redis.conf 
sed -i s/6379/7003/g 7003/redis.conf 
sed -i s/6379/8001/g 8001/redis.conf 
sed -i s/6379/8002/g 8002/redis.conf 
sed -i s/6379/8003/g 8003/redis.conf 

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:

# 一键启动所有服务
[root@sql redis_stream]# printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf
redis-server 7001/redis.conf 
redis-server 7002/redis.conf 
redis-server 7003/redis.conf 
redis-server 8001/redis.conf 
redis-server 8002/redis.conf 
redis-server 8003/redis.conf 

# 通过ps查看状态
[root@sql redis_stream]# ps -ef | grep redis

发现服务都已经正常启动  

Redis 搭建分片集群

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 /usr/local/redis/src

# 创建集群
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.78.134:7001 192.168.78.134:7002 192.168.78.134:7003 192.168.78.134:8001 192.168.78.134:8002 192.168.78.134:8003

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 1 192.168.78.134:7001 192.168.78.134:7002 192.168.78.134:7003 192.168.78.134:8001 192.168.78.134:8002 192.168.78.134:8003

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:

Redis 搭建分片集群

创建成功: 

Redis 搭建分片集群

也可以通过命令可以查看集群状态:

redis-cli -p 7001 cluster nodes

Redis 搭建分片集群

5.测试

在集群操作时,需要给redis-cli加上-c参数才可以,不然会报错。尝试连接7001节点,存储一个数据:

# 连接
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

Redis 搭建分片集群 

二、散列插槽

1.插槽原理

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:

Redis 搭建分片集群

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。

Redis 搭建分片集群

如上图,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

2.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

Redis 搭建分片集群

三、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:

Redis 搭建分片集群

比如,添加节点的命令:

Redis 搭建分片集群

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

2.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 -i s/6379/7004/g 7004/redis.conf

# 启动
redis-server 7004/redis.conf

 3.添加新节点到redis

[root@sql redis_stream]# redis-cli --cluster add-node 192.168.78.134:7004 192.168.78.134:7001
# 第一个为需要添加的节点,第二个为集群里存在的任意节点

# 通过命令查看集群状态:
redis-cli -p 7001 cluster nodes

Redis 搭建分片集群但是,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 。

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:

Redis 搭建分片集群

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:

[root@sql redis_stream]# redis-cli --cluster reshard 192.168.78.134:7001

询问要移动多少个插槽,我们计划是3000个:

Redis 搭建分片集群

哪个node来接收这些插槽?显然是7004,那么7004节点的id是多少呢?

Redis 搭建分片集群

这里询问,你的插槽是从哪里移动过来的?

  • all:代表全部,也就是三个节点各转移一部分

  • 具体的id:目标节点的id

  • done:没有了

这里我们要从7001获取,因此填写7001的id,填完后,再输入done,这样插槽转移就准备好了:

Redis 搭建分片集群

确认要转移吗?输入yes:

Redis 搭建分片集群

通过命令查看结果:

[root@sql redis_stream]# redis-cli -p 7001 cluster nodes

Redis 搭建分片集群

5.验证效果:

Redis 搭建分片集群

四、故障转移

1.自动故障转移

当集群中有一个master宕机会发生什么呢?

直接停止一个redis实例,例如7002:

# 监视集群状态
[root@sql redis_stream]# watch redis-cli -p 7001 cluster nodes

# 复制一个会话,停止实例
[root@sql redis_stream]# redis-cli -p 7002 shutdown

1)首先是该实例与其它实例失去连接

2)然后是疑似宕机:

Redis 搭建分片集群

3)最后是确定下线,自动提升一个slave为新的master:

Redis 搭建分片集群

 4)当7002再次启动,就会变为一个slave节点了:

Redis 搭建分片集群

2.手动故障转移

        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:

Redis 搭建分片集群

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:

Redis 搭建分片集群 

 

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