redis集群（cluster）模式详解与实操

秒速五厘米 2022-12-03 13:10 337阅读 0赞

# 一 概念 #

Redis集群是一个分布式（distributed）、容错（fault-tolerant）的 Redis内存K/V服务， 集群可以使用的功能是普通单机 Redis 所能使用的功能的一个子集（subset），比如Redis集群并不支持处理多个keys的命令,因为这需要在不同的节点间移动数据,从而达不到像Redis那样的性能,在高负载的情况下可能会导致不可预料的错误。

# 二 特性 #

Redis集群的几个重要特征：  
1.Redis 集群的分片特征在于将键空间分拆了16384个槽位，每一个节点负责其中一些槽位。

2.Redis提供一定程度的可用性,可以在某个节点宕机或者不可达的情况下继续处理命令.（只要集群中大多数Master可达、且失效的Master至少有一个Slave可达，即集群非Fail状态，集群都是可用）

3.Redis 集群中不存在中心（central）节点或者代理（proxy）节点， 集群的其中一个主要设计目标是达到线性可扩展性（linear scalability）

# 三 架构 #

## 3.1 redis-cluster架构图 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
实现哈希映射

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
架构细节:

1.  所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽.
2.  节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效.
3.  客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可
4.  redis-cluster把所有的物理节点映射到\[0-16383\]slot上,cluster 负责维护node<->slot<->value

## 3.2 redis-cluster选举:容错 ##

![在这里插入图片描述][20200903173141161.png_pic_center]

1.  选举过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与某个master节点通信超时(cluster-node-timeout),认为该master节点挂掉.
2.  什么时候整个集群不可用(cluster\_state:fail)：  
    a:如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave，集群进入fail状态,也可以理解成集群的slot映射\[0-16383\]不完全时进入fail状态.  
    b:如果集群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave，集群进入fail状态.
3.  当集群不可用时,所有对集群的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)错误。

# 四 环境要求 #

1.  Redis3.0版本以上
2.  要让集群正常工作至少需要3个主节点，在这里我们要创建6个redis节点，其中三个为主节点，三个为从节点

# 五 集群搭建 #

## 5.1 安装ruby ##

apt-get install ruby
    apt-get install rubygems

安装ruby redis 扩展包：

gem install redis

## 5.2. 安装redis server： ##

apt-get install redis-server

## 5.3. 创建redis-cluster文件夹 ##

mkdir /usr/local/redis-cluster

## 5、4. 将你的redis.conf配置文件分别复制到redis-cluster这个文件夹中，更改如下 ##

port  6379                  #端口6379 
    bind 本机ip                 #默认ip为172.20.0.2/3/4/5/6/7需要改为其他节点机器可访问的ip 否则创建集群时无法访问对应的端口，无法创建集群
    daemonize    yes                       #redis后台运行
    pidfile  /var/run/redis_6379.pid #pidfile #文件对应6379
    cluster-enabled  yes                    #开启集群 把注释#去掉
    cluster-config-file  nodes_7000.conf   #集群的配置 配置文件首次启动自动生成
    cluster-node-timeout  15000         #请求超时 默认15秒，可自行设置
    appendonly  yes              #aof日志开启 有需要就开启，它会每次写操作都记录一条日志　
    masterauth '86a1b907d54bf7010394bf316e183e67'
    requirepass '86a1b907d54bf7010394bf316e183e67'  #设置密码

## 5.5. 启动redis服务 ##

需要启动6个服务

redis-server /usr/local/redis_cluster/redis.conf

## 5.6 创建集群 ##

其中redis-trib.rb在你的redis安装目录/src下：

/usr/local/redis-cluster/redis-trib.rb create --replicas 1 172.20.0.2:6379 172.20.0.3:6379 172.20.0.4:6379 172.20.0.5:6379 172.20.0.6:6379 172.20.0.7:6379

可以看到创建集群成功了：（如图：2,3,4为主，5,6,7为从）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

## 5.7 设置redis集群密码 ##

如下图，逐一设置redis密码：  
![在这里插入图片描述][20200903175140150.png_pic_center]

## 5.8 连接集群并测试 ##

> redis-cli -p 6379

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

# 六 集群扩容 #

## 6.1 添加主节 ##

创建一个新节点（使用的配置文件与之前一样）并启动。

执行命令./redis-trib.rb add-node 172.20.0.8:6379 172.20.0.7:6379，将新节点添加到集群里

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]（脚本先检查了集群状态，后添加了节点，添加后节点是空节点，还需分配哈希槽，没有哈希槽就没有储存功能）

## 6.2 为新节点分配哈希槽 ##

> ./redis-trib.rb reshard 172.20.0.2:6379

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

> 注释：  
> want to move (from 1 to 16384)? 1000（此处为想移动多少个哈希槽）  
> What is the receiving node ID?（为加入的新节点的id）  
> Source node \#1:all（此处选择all，全部使用并移动，表示从所有主节点中随机转移，凑够1000个哈希槽

## 6.3 添加从节点slave ##

如上新建一个空节点并启动

> ./redis-trib.rb add-node 172.20.0.9:6379 172.20.0.7:6379

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]  
连接上新节点，执行命令cluster replicate (任意一个master的ID)。  
查看当前节点状态：  
![在这里插入图片描述][20200903181701210.png_pic_center]  
执行命令cluster replicate (任意一个master的ID):  
![在这里插入图片描述][20200903181705223.png_pic_center]

# 七 删除节点 #

## 7.1 迁移slots ##

把节点拥有的slots全部迁移出去

> ./redis-trib.rb reshard 172.20.0.2:6379

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

## 7.2 删除节点 ##

> redis-trib.rb del-node 172.20.0.2:6379 f113752f7763ceea613cb73018c043f8849edecf  
> ![在这里插入图片描述][20200903182056478.png_pic_center]

## 7.3 没有slots ##

如果没有一个slots，可直接删除

> redis-trib.rb del-node 172.20.0.2:6379 9f5bc99dba963671bb5664f84eda304dc94b1fcb  
> ![在这里插入图片描述][20200903182255411.png_pic_center]  
> ![在这里插入图片描述][20200903182311234.png_pic_center]  
> （这个主节点被删除之后,它之前拥有的从节点会自动成为其他主节点的从节点.）

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3hndzEwMTA_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/17ee5f16cbee4e2298a9db2b4f7db255.png
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[20200903173141161.png_pic_center]: /images/20221123/a7d5b33159884c6fb9761f04f07699ec.png
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