Redis Cluster模式

2023-02-26 13:02:16 浏览数 (1)

Cluster（官方推荐）集群

主从模式和哨兵模式数据库都存储了相同的数据，比较浪费内存。而且当数据量增加时，在单个数据库上很难实现在线扩容。Redis Cluster将数据分布存储在不同的节点上，每个节点存储不同的数据。添加节点就能解决扩容问题。

Redis Cluster翻译就是Redis集群，Redis集群提供分布式解决方案，通过分片将数据拆分到不同的节点上，并提供复制和故障转移功能。使用了水平扩展的方法，将数据分发到不同的数据库中。

每个虚线圆都表示一个节点，每个节点都有一个主数据库和多个从数据库。任意两个节点都是相同的（三个节点画图容易误以为是一个环，四个节点容易理解），节点之间都共享数据。

分片集群原理

Redis分片集群，使用了一种类似于一致性哈希的分片技术——哈希槽，每个键都有一个哈希槽的值，Redis 集群有16384个哈希嘈，对键的CRC16取模16384计算出哈希槽，以此决定放置的哈希嘈的位置。

Redis集群中每个节点都负责一部分哈希嘈，比如，集群有三个节点，其中：

  • 节点 A 包含 0 到 5460 号哈希槽
  • 节点 B 包含 5461 到 10922 号哈希槽
  • 节点 C 包含 10923 到 16383 号哈希槽

数据根据哈希嘈分配到不同的数据库中，实现数据的分片。这里添加或者减少一个节点就比较容易了。比如，我想添加一个新的节点D，需要将节点A、B、C一部分数据移动到节点D中。而删除一个节点A，就将原来A节点的数据分发到其它节点上。

Redis集群主从模式

为了保证高可用，Redis Cluster也使用了主从模式。节点（上图虚线圆）宕机了，就无法提供继续数据服务了。当节点引入主从模式后，主服务宕机之后，从服务器升级成主服务。但是如果一个节点的所有主从服务服务都宕机了，该节点就无法提供数据服务了。

集群模式搭建

最小集群必须最少包含三个节点，这里部署使用三个主节点，三个从节点。一共有六个配置文件，端口分别是7001、7002、7003、7004、7005、7006。

复制redis.conf配置文件命名redis_7001.conf，修改以下字段：

代码语言：javascript复制
# 端口
port 7001
# 启用集群模式
cluster-enabled yes
# 保存其他节点的名称、状态等信息,命名和端口保持一致
cluster-config-file nodes_7001.conf
logfile "redis_7001.log"
daemonize yes
protected-mode no

其他五个文件分别复制redis_7001.conf文件，文件名分别是：

  • redis_7002.conf
  • redis_7003.conf
  • redis_7004.conf
  • redis_7005.conf
  • redis_7006.conf

根据文件名修改修改port、cluster-config-file、logfile三个属性,比如redis_7002.conf的配置修改以下字段：

代码语言：javascript复制
port 7001
cluster-config-file nodes_7002.conf
logfile "redis_7002.log"

其他配置文件也修改成对应文件名的字段。

启动redis节点：

代码语言：javascript复制
bin/redis-server redis_7001.conf &
bin/redis-server redis_7002.conf &
bin/redis-server redis_7003.conf &
bin/redis-server redis_7004.conf &
bin/redis-server redis_7005.conf &
bin/redis-server redis_7006.conf

然后查看redis进程：

代码语言：javascript复制
[root@localhost redis]# ps -ef|grep redis
root     24783     1  0 Nov15 ?        00:07:53 bin/redis-server 0.0.0.0:7001 [cluster]
root     24792     1  0 Nov15 ?        00:07:50 bin/redis-server 0.0.0.0:7002 [cluster]
root     24805     1  0 Nov15 ?        00:07:53 bin/redis-server 0.0.0.0:7003 [cluster]
root     24816     1  0 Nov15 ?        00:07:49 bin/redis-server 0.0.0.0:7004 [cluster]
root     24821     1  0 Nov15 ?        00:07:53 bin/redis-server 0.0.0.0:7005 [cluster]
root     24830     1  0 Nov15 ?        00:07:50 bin/redis-server 0.0.0.0:7006 [cluster]

--cluster-replicas 1 参数表示创建一个主节点同时也创建一个从节点。

创建redis集群：

代码语言：javascript复制
redis-cli --cluster 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006 --cluster-replicas 1
代码语言：javascript复制
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica 127.0.0.1:7004 to 127.0.0.1:7001
Adding replica 127.0.0.1:7005 to 127.0.0.1:7002
Adding replica 127.0.0.1:7006 to 127.0.0.1:7003
>>> Trying to optimize slaves allocation for anti-affinity
[WARNING] Some slaves are in the same host as their master
M: 9f8616c497aeb89e065c9ed7e260a13a499078eb 127.0.0.1:7001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 1064be46f6001390b47308fcb90832cb5eff3256 127.0.0.1:7002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: c862b3f74904891972debe055edee66d08563f6c 127.0.0.1:7003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: 51fa3d61cd6075d8a179ec5402c3d6771592d524 127.0.0.1:7004
   replicates c862b3f74904891972debe055edee66d08563f6c
S: f2a18a3fd5f7097888f31cbbc3878f26699ecd09 127.0.0.1:7005
   replicates 9f8616c497aeb89e065c9ed7e260a13a499078eb
S: 004d9acf71c448d93c8b3211f1fd132dd47cd5e9 127.0.0.1:7006
   replicates 1064be46f6001390b47308fcb90832cb5eff3256
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept):

可以看到启动六个节点，三个主节点 Master，三个从节点 Slave，以及他们之间的主从关系。六个节点，每个节点都生成一个唯一的编码。

输入yes

最后有以下输出，表示集群搭建成功：

代码语言：javascript复制
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

测试集群

登录客户端需要带上参数-c表示集群环境，否则只能获取单个节点的数据。

先在7001添加数据

代码语言：javascript复制
bin/redis-cli -p 7001
redis 127.0.0.1:7001> set name jeremy
OK

然后在7002获取数据：

代码语言：javascript复制
bin/redis-cli -p 7002
redis 127.0.0.1:7002> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:7001
OK
127.0.0.1:7001> get name
"jeremy"

在7002获取数据，redis集群会根据key计算哈希槽的位置，算出数据在7001节点，重定向到7001节点获取数据。

  • 添加新节点

添加一个新节点，一般是添加一个空节点，将其他节点数据移动该节点数据库中。实现数据库的扩容。

代码语言：javascript复制
bin/redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7006 127.0.0.1:7001

将新节点地址为第一个参数，集群中随机一个节点地址为第二个参数。上面的命令的表示将新节点127.0.0.1:7006添加到127.0.0.1:7001所在的集群中。

  • 删除节点
代码语言：javascript复制
bin/redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7001

集群模式的优缺点

  • 优点
    • 具有高可用，哨兵模式的优点，他都有
    • 数据分片，不重复存储数据，占内存小
    • 容易实现扩容和缩容

总结

  • Cluster模式
    • Redis集群有16384个哈希嘈，对键的CRC16取模16384计算出哈希槽。
    • 集群使用分片，使用节点方式，将哈希槽分布在每个节点上。也就讲数据分布存储上不同的节点上。
    • 为了保证服务的高可用，每个节点都可以搭建主从。
    • 数据库扩容需要添加节点，从新计算哈希嘈，将其他数据库的数据，转移到新节点上。也可以删除节点实现数据库的缩容，删除节点后，该节点的数据也会根据哈希嘈分配到其他节点上。

参考

  • Scaling with Redis Cluster https://redis.io/docs/management/scaling
  • 你了解 Redis 的三种集群模式吗？ https://segmentfault.com/a/1190000022808576
编程算法 云数据库Redis 数据库 sql 存储

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