Redis 集群详解

其他 2020-08-08 11:22:26 阅读次数: 0

集群介绍

Redis Cluster 是 redis的分布式解决方案，在3.0版本正式推出。当遇到单机、内存、并发、流量等瓶颈时，可以采用Cluster架构方案达到负载均衡目的。
　　Redis Cluster之前的分布式方案有两种：
1）客户端分区方案，优点分区逻辑可控，缺点是需要自己处理数据路由，高可用和故障转移等。
２）代理方案，优点是简化客户端分布式逻辑和升级维护便利，缺点加重架构部署和性能消耗。
　　官方提供的 Redis Cluster集群方案，很好的解决了集群方面的问题
数据分布
　　分布式数据库首先要解决把整个数据库集按照分区规则映射到多个节点的问题，即把数据集划分到多个节点上，每个节点负责整体数据的一个子集，需要关注的是数据分片规则，Redis Cluster采用哈希分片规则。

集群拓扑

3台虚拟机6个实例，每台虚拟机2个实例
在这里插入图片描述

思路

1)部署一台服务器上的2个集群节点
2)发送完成后修改其他主机的IP地址

目录规划

#3台都执行
#redis安装目录
/opt/redis_cluster/redis_{PORT}/{conf,logs,pid}
#redis安装目录
/opt/redis_cluster/redis_{PORT}/{conf,logs,pid}
#redis数据文件
/data/redis_cluster/redis_{PORT}/redis_{PORT}.rdb
#redis运维脚本
/root/scripts/redis_shell.sh

3台主机编辑/etc/hosts文件，添加如下内容，实现主机名相互访问
#3台都执行
192.168.200.79 redis01
192.168.200.80 redis02
192.168.200.81 redis03

创建目录
#3台都执行
mkdir -p /data/soft
mkdir -p /opt/redis_cluster/redis_{6380,6381}/{conf,logs,pid}
mkdir -p /data/redis_cluster/redis_{6380,6381}

手动搭建部署集群

部署过程

redis01

下载Redis 3.2.9并安装
cd /data/soft/
wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.9.tar.gz
tar zxf redis-3.2.9.tar.gz -C /opt/redis_cluster/
ln -s /opt/redis_cluster/redis-3.2.9/ /opt/redis_cluster/redis
cd /opt/redis_cluster/redis
make && make install

使用自己的配置文件
cat >/opt/redis_cluster/redis_6380/conf/redis_6380.conf <<EOF
###以守护进程模式启动
daemonize yes
###绑定的主机地址
bind 192.168.200.79
###监听端口
port 6380
###pid文件和log文件的保存地址
pidfile /opt/redis_cluster/redis_6380/pid/redis_6380.pid
logfile /opt/redis_cluster/redis_6380/logs/redis_6380.log
###设置数据库的数量，默认数据库为0
databases 16
###指定本地持久化文件的文件名,默认是dump.rdb
dbfilename redis_6380.rdb
###本地数据库的目录
dir /data/redis_cluster/redis_6380/
###集群相关参数
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_6380.conf
cluster-node-timeout 15000
EOF

在这里插入图片描述
cd /opt/redis_cluster/
cp redis_6380/conf/redis_6380.conf redis_6381/conf/redis_6381.conf
sed -i ‘s#6380#6381#g’ redis_6381/conf/redis_6381.conf
rsync -avz /opt/redis_cluster/redis_638* redis02:/opt/redis_cluster/
rsync -avz /opt/redis_cluster/redis_638* redis03:/opt/redis_cluster/
在这里插入图片描述
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6380/conf/redis_6380.conf
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6381/conf/redis_6381.conf
在这里插入图片描述

redis02

find /opt/redis_cluster/redis_638* -type f -name “*.conf”|xargs sed -i “/bind/s#79#80#g”
mkdir -p /data/redis_cluster/redis_{6380,6381}
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6380/conf/redis_6380.conf
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6381/conf/redis_6381.conf
在这里插入图片描述

redis03

find /opt/redis_cluster/redis_638* -type f -name “*.conf”|xargs sed -i “/bind/s#79#81#g”
mkdir -p /data/redis_cluster/redis_{6380,6381}
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6380/conf/redis_6380.conf
redis-server /opt/redis_cluster/redis_6381/conf/redis_6381.conf
在这里插入图片描述

手动配置节点发现

当把所有节点都启动后查看进程会有cluster的字样
在这里插入图片描述
　　登录后执行CLUSTER NODES命令会发现只有每个节点自己的ID,目前集群内的节点还没有互相发现,所以搭建redis集群我们第一步要做的就是让集群内的节点互相发现.
　　在执行节点发现命令之前我们先查看一下集群的数据目录会发现有生成集群的配置文件
在这里插入图片描述
查看后发现只有自己的节点内容,等节点全部发现后会把所发现的节点ID写入这个文件。
在这里插入图片描述
　　集群模式的Redis除了原有的配置文件之外又加了一份集群配置文件.当集群内节点信息发生变化,如添加节点,节点下线,故障转移等.节点会自动保存集群状态到配置文件.需要注意的是,Redis自动维护集群配置文件,不需要手动修改,防止节点重启时产生错乱.
节点发现使用命令: CLUSTER MEET {IP} {PORT}
提示:在集群内任意一台机器执行此命令就可以，添加运维脚本redis.shell.sh
在这里插入图片描述
　　节点都发现完毕后我们再次查看集群配置文件，可以看到,发现到的节点的ID也被写入到了集群的配置文件里
在这里插入图片描述

运维脚本:
[root@redis01 ~]# cat redis_shell.sh 
#!/bin/bash

USAG(){
    echo "sh $0 {start|stop|restart|login|ps|tail} PORT"
}
if [ "$#" = 1 ]
then
    REDIS_PORT='6379'
elif 
    [ "$#" = 2 -a -z "$(echo "$2"|sed 's#[0-9]##g')" ]
then
    REDIS_PORT="$2"
else
    USAG
    exit 0
fi

REDIS_IP=$(hostname -I|awk '{print $1}')
PATH_DIR=/opt/redis_cluster/redis_${REDIS_PORT}/
PATH_CONF=/opt/redis_cluster/redis_${REDIS_PORT}/conf/redis_${REDIS_PORT}.conf
PATH_LOG=/opt/redis_cluster/redis_${REDIS_PORT}/logs/redis_${REDIS_PORT}.log

CMD_START(){
    redis-server ${PATH_CONF}
}

CMD_SHUTDOWN(){
    redis-cli -c -h ${REDIS_IP} -p ${REDIS_PORT} shutdown
}

CMD_LOGIN(){
    redis-cli -c -h ${REDIS_IP} -p ${REDIS_PORT}
}

CMD_PS(){
    ps -ef|grep redis
}

CMD_TAIL(){
    tail -f ${PATH_LOG}
}

case $1 in
    start)
        CMD_START
        CMD_PS
        ;;
    stop)
        CMD_SHUTDOWN
        CMD_PS
        ;;
    restart)
        CMD_START
        CMD_SHUTDOWN
        CMD_PS
        ;;
    login)
        CMD_LOGIN
        ;;
    ps)
        CMD_PS
        ;;
    tail)
        CMD_TAIL
        ;;
    *)
        USAG
esac

Redis Cluster 通讯流程

在分布式存储中需要提供维护节点元数据信息的机制，所谓元数据是指：节点负责哪些数据，是否出现故障灯状态信息，redis 集群采用 Gossip(流言)协议，Gossip 协议工作原理就是节点彼此不断交换信息，一段时间后所有的节点都会知道集群完整信息，这种方式类似流言传播。

通信过程：
1)集群中的每一个节点都会单独开辟一个 Tcp 通道，用于节点之间彼此通信，通信端口在基础端口上家10000.
2)每个节点在固定周期内通过特定规则选择结构节点发送 ping 消息
3)接收到 ping 消息的节点用 pong 消息作为响应。集群中每个节点通过一定规则挑选要通信的节点，每个节点可能知道全部节点，也可能仅知道部分节点，只要这些节点彼此可以正常通信，最终他们会打成一致的状态，当节点出现故障，新节点加入，主从角色变化等，它能够给不断的ping/pong消息，从而达到同步目的。

通讯消息类型：
Gossip
　　Gossip 协议职责就是信息交换，信息交换的载体就是节点间彼此发送Gossip 消息。常见 Gossip 消息分为：ping、 pong、 meet、 fail 等
meet：
　　meet 消息：用于通知新节点加入，消息发送者通知接受者加入到当前集群，meet 消息通信正常完成后，接收节点会加入到集群中并进行ping、 pong 消息交换
ping：
　　ping 消息：集群内交换最频繁的消息，集群内每个节点每秒想多个其他节点发送 ping 消息，用于检测节点是否在线和交换彼此信息。
pong：
　　Pong 消息：当接收到 ping，meet 消息时，作为相应消息回复给发送方确认消息正常通信，节点也可以向集群内广播自身的 pong 消息来通知整个集群对自身状态进行更新。
fail：
　　fail 消息：当节点判定集群内另一个节点下线时，回向集群内广播一个fail 消息，其他节点收到 fail 消息之后把对应节点更新为下线状态。

Redis Cluster手动分配槽位

虽然节点之间已经互相发现了,但是此时集群还是不可用的状态,因为并没有给节点分配槽位,而且必须是所有的槽位都分配完毕后整个集群才是可用的状态.反之,也就是说只要有一个槽位没有分配,那么整个集群就是不可用的.
测试命令：
在这里插入图片描述
　　前面说了,我们虽然有6个节点,但是真正负责数据写入的只有3个节点,其他3个节点只是作为主节点的从节点,也就是说,只需要分配其中三个节点的槽位就可以了。

分配槽位的方法:
　　分配槽位需要在每个主节点上来配置,此时有2种方法执行:
1.分别登录到每个主节点的客户端来执行命令
2.在其中一台机器上用redis客户端远程登录到其他机器的主节点上执行命令
每个节点执行命令:
在这里插入图片描述
分配完所有槽位之后我们再查看一下集群的节点状态和集群状态
可以看到三个节点都分配了槽位,而且集群的状态是OK的
在这里插入图片描述

手动配置集群高可用

虽然这时候集群是高可用的了,但是整个集群只要有一台机器坏掉了,那么整个集群都是不可用的.
所以这时候需要用到其他三个节点分别作为现在三个主节点的从节点,以应对集群主节点故障时可以进行自动切换以保证集群持续可用.
注意:
1.不要让复制节点复制本机器的主节点, 因为如果那样的话机器挂了集群还是不可用状态, 所以复制节点要复制其他服务器的主节点.
2.使用redis-trid工具自动分配的时候会出现复制节点和主节点在同一台机器上的情况,需要注意

测试集群

这一次我们采用在一台机器上使用redis客户端远程操作集群其他节点
注意:
1.需要执行命令的是每个服务器的从节点
2.注意主从的ID不要搞混了.
执行命令：
##连接的当前的redis主机复制主节点的id
在这里插入图片描述

Redis Cluster测试集群

我们使用常规插入redis数据的方式往集群里写入数据看看会发生什么
在这里插入图片描述
结果提示error, 但是给出了集群另一个节点的地址
那么这条数据到底有没有写入呢? 我们登录这两个节点分别查看
在这里插入图片描述
结果没有,这是因为使用集群后由于数据被分片了,所以并不是说在那台机器上写入数据就会在哪台机器的节点上写入,集群的数据写入和读取就涉及到了另外一个概念,ASK路由

Redis Cluster ASK路由介绍

在集群模式下,Redis接受任何键相关命令时首先会计算键对应的槽,再根据槽找出所对应的节点
如果节点是自身,则处理键命令;
否则回复MOVED重定向错误,通知客户端请求正确的节点,这个过程称为Mover重定向.
知道了ask路由后,我们使用 -c选项批量插入一些数据
在这里插入图片描述
写入后我们同样使用-c选项来读取刚才插入的键值,然后查看下redis会不会帮我们路由到正确的节点上
在这里插入图片描述

模拟故障转移

kill -9杀掉 redis02上的redis集群节点192.168.200.80:6380
在这里插入图片描述
redis01上观察日志
在这里插入图片描述
登录查看，redis01的6381成为主库
在这里插入图片描述
节点修复
重新启动redis02的6380
在这里插入图片描述
redis02:6381日志
在这里插入图片描述
redis01：6381日志
在这里插入图片描述
redis02:6380登录查看并让修复后的节点重新上线
在这里插入图片描述

工具搭建部署Redis Cluster

官方提供了 redis-trib.rb的工具方便我们快速搭建集群。
redis-trib.rb是采用 Ruby 实现的 redis 集群管理工具，内部通过 Cluster相关命令帮我们简化集群创建、检查、槽迁移和均衡等常见运维操作，使用前要安装 ruby 依赖环境

redis01：
安装命令：

yum makecache fast
yum install rubygems
gem sources --remove https://rubygems.org/
gem sources -a http://mirrors.aliyun.com/rubygems/
gem update - system
gem install redis -v 3.3.5
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
停掉所有的节点，然后清空数据

pkill redis
rm -rf /data/redis_cluster/redis_6380/*
rm -rf /data/redis_cluster/redis_6381/*

全部清空之后启动所有的节点，所有机器执行

sh redis_shell.sh start 6380
sh redis_shell.sh start 6381
在这里插入图片描述
redis01执行创建集群命令
cd /opt/redis_cluster/redis/src/
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.200.79:6380 192.168.200.80:6380 192.168.200.81:6380 192.168.200.79:6381 192.168.200.80:6381 192.168.200.81:6381

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
检查集群完整性
在这里插入图片描述

工具扩容节点

Redis集群的扩容操作可分为以下几个步骤
1)准备新节点
2)加入集群
3)迁移槽和数据

在redis01上创建2个新节点
mkdir -p /opt/redis_cluster/redis_{6390,6391}/{conf,logs,pid}
mkdir -p /data/redis_cluster/redis_{6390,6391}
cd /opt/redis_cluster/
cp redis_6380/conf/redis_6380.conf redis_6390/conf/redis_6390.conf
cp redis_6380/conf/redis_6380.conf redis_6391/conf/redis_6391.conf
sed -i ‘s#6380#6390#g’ redis_6390/conf/redis_6390.conf
sed -i ‘s#6380#6391#g’ redis_6391/conf/redis_6391.conf
在这里插入图片描述
启动节点
bash redis_shell.sh start 6390
bash redis_shell.sh start 6391
在这里插入图片描述
发现节点
redis-cli -c -h redis01 -p 6380 cluster meet 192.168.200.79 6390
redis-cli -c -h redis01 -p 6380 cluster meet 192.168.200.79 6391
在这里插入图片描述
在redis01上使用工具扩容
cd /opt/redis_cluster/redis/src/
./redis-trib.rb reshard 192.168.200.79:6380
在这里插入图片描述
打印出进群每个节点信息后,reshard命令需要确认迁移的槽数量,这里我们输入4096个:
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 4096
输入6390的节点ID作为目标节点,也就是要扩容的节点,目标节点只能指定一个
What is the receiving node ID? xxxxxxxxx
之后输入源节点的ID,这里分别输入每个主节点的6380的ID最后输入done,或者直接输入all
Source node #1:all
在这里插入图片描述
迁移完成后命令会自动退出,这时候我们查看一下集群的状态
./redis-trib.rb rebalance 192.168.200.79:6380
在这里插入图片描述

工具收缩节点

流程说明：
1).首先需要确定下线节点是否有负责的槽,
如果是,需要把槽迁移到其他节点,保证节点下线后整个集群槽节点映射的完整性.
2).当下线节点不再负责槽或者本身是从节点时,
就可以通知集群内其他节点忘记下线节点,当所有的节点忘记该节点后可以正常关闭.
　　这里我们准备将刚才新添加的节点下线,也就是6390和6391
收缩和扩容迁移的方向相反,6390变为源节点,其他节点变为目标节点,源节点把自己负责的4096个槽均匀的迁移到其他节点上。
　　由于redis-trib…rb reshard命令只能有一个目标节点,因此需要执行3次reshard命令,分别迁移1365,1365,1366个槽.
操作命令：

cd /opt/redis_cluster/redis/src/
./redis-trib.rb reshard 192.168.200.79:6380
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 1365
输入6380的id
输入6390的id
done

忘记节点

由于我们的集群是做了高可用的,所以当主节点下线的时候从节点也会顶上,所以最好我们先下线从节点,然后在下线主节点

cd /opt/redis_cluster/redis/src/
./redis-trib.rb del-node 192.168.200.79:6391 ID---------要删除的实例的id
./redis-trib.rb del-node 192.168.200.79:6390 ID
在这里插入图片描述
Redis集群常用命令

集群(cluster)
CLUSTER INFO 打印集群的信息
CLUSTER NODES 列出集群当前已知的所有节点（node），以及这些节点的相关信息。 

节点(node)
CLUSTER MEET <ip> <port> 将 ip 和 port 所指定的节点添加到集群当中，让它成为集群的一份子。
CLUSTER FORGET <node_id> 从集群中移除 node_id 指定的节点。
CLUSTER REPLICATE <node_id> 将当前节点设置为 node_id 指定的节点的从节点。
CLUSTER SAVECONFIG 将节点的配置文件保存到硬盘里面。 

槽(slot)
CLUSTER ADDSLOTS <slot> [slot ...] 将一个或多个槽（slot）指派（assign）给当前节点。
CLUSTER DELSLOTS <slot> [slot ...] 移除一个或多个槽对当前节点的指派。
CLUSTER FLUSHSLOTS 移除指派给当前节点的所有槽，让当前节点变成一个没有指派任何槽的节点。
CLUSTER SETSLOT <slot> NODE <node_id> 将槽 slot 指派给 node_id 指定的节点，如果槽已经指派给另一个节点，那么先让另一个节点删除该槽>，然后再进行指派。
CLUSTER SETSLOT <slot> MIGRATING <node_id> 将本节点的槽 slot 迁移到 node_id 指定的节点中。
CLUSTER SETSLOT <slot> IMPORTING <node_id> 从 node_id 指定的节点中导入槽 slot 到本节点。
CLUSTER SETSLOT <slot> STABLE 取消对槽 slot 的导入（import）或者迁移（migrate）。 

键 (key)
CLUSTER KEYSLOT <key> 计算键 key 应该被放置在哪个槽上。
CLUSTER COUNTKEYSINSLOT <slot> 返回槽 slot 目前包含的键值对数量。
CLUSTER GETKEYSINSLOT <slot> <count> 返回 count 个 slot 槽中的键。

数据导入导出工具

刚切换到redis集群的时候肯定会面临数据导入的问题,所以这里推荐使用redis-migrate-tool工具来导入单节点数据到集群里
官方地址：
http://www.oschina.net/p/redis-migrate-tool
安装工具


cd /opt/redis_cluster/
git clone https://github.com/vipshop/redis-migrate-tool.git
cd redis-migrate-tool/
autoreconf -fvi
./configure
make && make install

创建配置文件

[root@redis01 ~]# cat redis_6379_to_6380.conf    
[source]
type: single
servers:
- 192.168.200.79:6379
 
[target]
type: redis cluster
servers:
- 192.168.200.79:6380 
 
[common]
listen: 0.0.0.0:8888
source_safe: true

生成测试数据
[root@redis01 ~]# cat input_key.sh 
#!/bin/bash
for i in $(seq 1 1000)
do
    redis-cli -c -h redis01 -p 6379 set k_${i} v_${i} && echo "set k_${i} is ok"
done

执行导入命令
[root@redis01 ~]# redis-migrate-tool -c redis_6379_to_6380.conf

在这里插入图片描述
数据校验
[root@redis01 ~]# redis-migrate-tool -c redis_6379_to_6380.conf -C redis_check
在这里插入图片描述

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转载自blog.csdn.net/qq_44788449/article/details/107191091
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