搭建redis cluster集群(主从复制)

布满荆棘的人生 2023-02-28 05:46 14阅读 0赞

## Redis Cluster ##

单台机器故障，在生产环境中是发生概率较高的事情，如果因为某台机器故障而影响了整个系统，那只能说明这个系统非常的不健壮。如果是采用分布式的部署方案，就可以尽量地避免单点问题。

今天来简单介绍下，Redis的官方多机部署方案，Redis Cluster。 **一组Redis Cluster是由多个Redis实例组成，官方推荐我们使用6实例，其中3个为主节点，3个为从结点。一旦有主节点发生故障的时候，Redis Cluster可以选举出对应的从结点成为新的主节点，继续对外服务，从而保证服务的高可用性。**

Cluster是 Redis 官方在 **3.0** 版本推出的一套分布式存储方案，其结构如下  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDMyMDkwMA_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
Cluster 主要具备以下两个功能：

数据分区  
Redis 集群会将用户数据分散保存至各个节点中，突破单机 Redis 内存最大存储容量。集群引入了 哈希槽slot的概念，其搭建完成后会生 16384 个哈希槽slot，同时会根据节点的数量大致均等的将 16384 个哈希槽映射到不同的节点上。当用户存储key-value时，集群会先对key进行 CRC16 校验然后对 16384 取模来决定key-value放置哪个槽，从而实现自动分割数据到不同的节点上。

数据冗余  
Redis 集群支持主从复制和故障恢复。集群使用了主从复制模型，每个主节点master应至少有一个从节点slave。假设某个主节点故障，其所有子节点会广播一个数据包给集群里的其他主节点来请求选票，一旦某个从节点收到了大多数主节点的回应，那么它就赢得了选举，被推选为主节点，负责处理之前旧的主节点负责的哈希槽。

> 关于 Redis Cluster 详细介绍以及实现原理请参见 [Redis Cluster][] 教程 和 [Redis Cluster][Redis Cluster 1] 规范，在此不再赘述。

下面我们开始搭建 cluster

首先，需要大家在linux中已经安装了redis，如果没有没有安装的，可以参见 [redis编译安装][redis]

安装完成后，笔者先说自己的环境：

*  首先笔者有三台服务器（阿里云服务器、阿里云轻量级服务器、腾讯云服务器）。
 *  cluster集群，最少需要三主三从（最低要求），意味着笔者必须在某台服务器中多开redis。
 *  如果你只有一台服务器，则需要在一台服务器开启**6**个redis

介绍完笔者的环境，笔者规划在其中一台服务器中，开启四个redis，通过如下命令创建各个节点启动配置文件的存放目录

mkdir /usr/local/redis-cluster

cd redis-cluster

mkdir 8001 8002 8003

顺序执行下面的命令，进入 Redis 源码包目录并将默认配置文件redis.conf分别复制到三个节点配置存放目录中，作为各自节点启动配置文件。

cd /usr/local/redis/etc
    cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/8001
    cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/8002 
    cp redis.conf /usr/local/redis-cluster/8003

接下来，需要修改复制过来的三个节点配置，修改以下的配置，下方是笔者的/usr/local/redis-cluster/8001/redis.conf 配置，别忘记把其他服务器的redis配置，也根据下方的配置进行修改

port 7001							   # 运行端口
    pidfile /var/run/redis_8001.pid        # 设置 Redis 实例 pid 文件 
    daemonize yes                          # 以守护进程运行 Redis 实例 
    cluster-enabled yes                    # 启用集群模式
    cluster-node-timeout 15000             # 设置当前节点连接超时毫秒数
    cluster-config-file nodes-8001.conf    # 设置当前节点集群配置文件路径

修改完成后，开始启动这三个redis

/usr/local/redis/bin/redis-server  /usr/local/redis-cluster/8001/redis.conf
    /usr/local/redis/bin/redis-server  /usr/local/redis-cluster/8002/redis.conf
    /usr/local/redis/bin/redis-server  /usr/local/redis-cluster/8003/redis.conf

查看是否启动成功

ps -aux|grep redis

![在这里插入图片描述][2020072117370123.png]  
到了这里，如果安装的 Redis 是 3.x 和 4.x 的版本可以使用 redis-trib.rb 搭建，不过之前需要安装 Ruby 环境。

先使用 yum 安装 Ruby 环境以及其他依赖项。

yum -y install ruby ruby-devel rubygems rpm-build

检查是否安装完成以及查看版本

[root@iZwz96c7qipsxts04f37u4Z local]# ruby -v
    ruby 2.0.0p648 (2015-12-16) [x86_64-linux]

在这里，如果你是 3.x 和 4.x版本的redis，需要使用redis-trib.rb搭建，而 笔者的redis版本是6.0^，所以笔者使用的是 redis-cli --cluster create

/usr/bin/redis-cli --cluster create 主服务器ip地址:端口号 主服务器ip地址:端口号 主服务器ip地址:端口号 从服务器ip地址:端口号 从服务器ip地址:端口号 从服务器ip地址:端口号 --cluster-replicas 1

主节点在前，从节点在后。其中 **–cluster-replicas** 参数用来指定一个主节点带有的从节点个数，如上 **–cluster-replicas 1**即表示 1 个主节点有 1 个从节点。

这时候，如果 Waiting for the cluster to join… 一直在等待的话，则不需要在等待了，直接Ctrl+c结束掉，因为放行端口没有开放。

*  Redis Cluster节点之间会定期交换Gossip消息，以及做一些心跳检测Redis，通过ping/pong消息实现故障发现。
 *  所以需要每台服务器，都需要将redis的端口放行。
 *  比如笔者 上方有一台服务器是启动了四个redis 分别是 6379 8001 8002 8003。
 *  则笔者需要在每台服务器都放行这些端口，云服务器需要开启安全组，轻量级服务器需要手动放行端口。
 *  单单放行了redis端口还不够，还需要放行集成端口，如果笔者redis 为6379 则需要放行16379，redis 为8001则需要放行18001，以此类推。

还有可能会出现以下故障 Node 服务器Ip地址:端口号 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0

*  把cluster-config-file生成的配置文件删除。
 *  将需要新增的节点下aof、rdb等本地备份文件删除；pid文件删除；如果还不行就登录进去 flushall。
 *  kill掉所有的Redis服务，重新启动。

完成后，我们尝试往redis中的master节点写入一个数据

set hello helloword

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDMyMDkwMA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

上面是笔者的可视化工具界面，可以看到，当一个master节点写入了数据，会根据哈希槽来确定数据存放的主节点，而从节点会将主节点的数据复制一份

总结：

**主从复制**  
    复制的作用是把redis的数据库复制多个副本部署在不同的服务器上，如果其中一台服务器出现故障，也能快速迁移到其他服务器上提供服务。 复制功能可以实现当一台redis服务器的数据更新后，自动将新的数据同步到其他服务器上

主从复制就是我们常见的master/slave模式， 主数据库可以进行读写操作，当写操作导致数据发生变化时会自动将数据同步给从数据库。而一般情况下，从数据库是只读的，并接收主数据库同步过来的数据。 一个主数据库可以有多个从数据库

上面那个例子里, 集群有ABC三个主节点, 如果这3个节点都没有加入从节点，如果B挂掉了，我们就无法访问整个集群了。A和C的slot也无法访问。

注：

我们在集群建立的时候，一定要为每个主节点都添加了从节点, 比如像这样, 集群包含主节点A、B、C, 以及从节点A1、B1、C1, 那么即使B挂掉系统也可以继续正确工作。

B1节点替代了B节点，所以Redis集群将会选择B1节点作为新的主节点，集群将会继续正确地提供服务。 当B重新开启后，它就会变成B1的从节点。

不过需要注意，如果节点B和B1同时挂了，Redis集群就无法继续正确地提供服务了。

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[Redis Cluster]: https://redis.io/topics/cluster-tutorial
[Redis Cluster 1]: https://redis.io/topics/cluster-spec
[redis]: https://www.cnblogs.com/stulzq/p/9288401.html
[2020072117370123.png]: /images/20230209/d360fb21afa6433fa65a0d940449a58a.png
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