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redis高级：集群原理及搭建

时间：2023-04-22 16:11:42浏览次数：40  
标签：-- redis cluster 集群 conf 7000 节点 搭建

目录

一、集群原理及搭建

当我们做了读写分离，做了哨兵高可用，还下列存在问题：

  • 并发量：单机redis qps为10w/s，但是我们可能需要百万级别的并发量
  • 数据量：机器内存16g--256g，如果存500g数据呢？

解决方案：使用集群

即加机器，使用分布式

1、redis集群介绍

redis cluster 在2015年的 3.0 版本加入了，满足分布式的需求

Redis集群是一个分布式的Redis数据库系统，它可以在多个节点上存储数据，并提供高可用性和可伸缩性。

Redis集群使用分片技术将数据分布在多个节点上，每个节点都负责存储其中的一部分数据。集群中的节点可以动态地加入或退出，从而实现高可用性和可伸缩性。

在Redis集群中，客户端可以连接到任何一个节点并进行读写操作，节点之间会自动同步数据。同时，Redis集群还提供了一些额外的功能，如槽位迁移和自动故障转移，以确保数据的可用性和一致性。

2、数据库的多机数据分布方案

存在问题

假设全量的数据非常大，500g，单机已经无法满足，我们需要进行分区，分到若干个子集中

主流分区方式（数据分片方式）

分布方式 特点 产品
哈希分布 数据分散度高，建值分布于业务无关，无法顺序访问，支持批量操作 一致性哈希memcache，redis cluster，其他缓存产品
顺序分布 数据分散度易倾斜，建值业务相关，可顺序访问，支持批量操作 BigTable，HBase

拓展：在分数据的时候，也是有讲究的，比如一个表存了很多的数据，垂直分和水平分是不同的效果。

顺序分区

原理：100个数据分到3个节点上 1--33第一个节点；34--66第二个节点；67--100第三个节点（很多关系型数据库使用此种方式）

哈希分区

原理：hash分区： 节点取余 ，假设3台机器， hash(key)%3（即对用hash选法处理后得到的数字取余，余数是几就存在哪个节点上），落到不同节点上
img

节点取余分区介绍

img

从上图我们可以得知节点取余扩容的时候，存在问题，如果我们偏移一个节点，总偏移量大于80%（移动的数据量），当数据量很大的时候耗时很久。

img

因此这里我们推荐翻倍扩容，比如由三个节点变成6个节点，这样数据量迁移为50%，比80%低很多

优缺点总结：

1、客户端分片，通过hash+取余

2、节点伸缩，数据节点关系发生变化，导致影响数据迁移过大

3、迁移数量和添加节点数量有关：建议翻倍扩容

一致性哈希分区

每个节点负责一部分数据，对key进行hash，得到结果在node1和node2之间，就放到node2中，顺时针查找

img

假设添加一个新节点node5，现在只需要迁移一小部分数据，不会影响node3和node4的数据，只会迁移node1和node2的数据，虽然迁移的数据量小，但是会引起数据分布不均匀。

img

节点比较多的话合适，假设有1000个节点，加一个只要迁移千分之一的数据

优缺点总结

1、客户端分片：哈希+顺时针（优化取余）
2、节点伸缩：只影响临近节点，但是还有数据迁移的情况
3、伸缩：保证最小迁移数据和无法保证负载均衡（这样总共5个节点，数据就不均匀了），翻倍扩容可以实现负载均衡

虚拟槽分区

前面两种分区方式都存在一些问题，而虚拟草分区就可以解决他们存在的问题，原因如下：

  • 预设虚拟槽：每个槽映射一个数据子集，一般比节点数大
  • 良好的哈希函数：如CRC16（前面两种用的不是这种）
  • 服务端管理节点、槽、数据：如redis cluster（槽的范围0–16383）

img

5个节点，把16384个槽平均分配到每个节点，客户端会把数据发送给任意一个节点，通过CRC16对key进行哈希对16383进行取余，算出当前key属于哪部分槽，属于哪个节点（余数为几就存在哪个位置），每个节点都会记录是不是负责这部分槽，如果是负责的，进行保存，如果槽不在自己范围内，redis cluster是共享消息的模式，它知道哪个节点负责哪些槽，返回结果，让客户端找对应的节点去存 服务端管理节点，槽，关系

拓展：

为什么redis的槽有16384个？

槽位的数量为16384是Redis设计者经过实验和经验总结得出的最佳值。

具体来说，16384个槽位可以提供良好的性能和分布式效果。如果槽位数量太少，会导致数据分布不均，一些节点可能会容易成为热点节点，而其他节点则可能闲置。而如果槽位数量太多，会导致集群中的节点数量限制，因为每个节点都需要处理大量的槽位，这可能会导致性能下降。

因此，16384个槽位是一个平衡点，可以提供良好的性能和分布式效果，并且也可以灵活地适应不同规模的集群。如果需要更高的性能或更大的集群规模，可以通过增加节点数量来实现。

3、集群搭建

之前我们学习的主从属于单机架构

img

分布式架构

img

每个节点之间相互通信，都负责读写，客户端去存，如果不是当前节点，会返回应该存到哪个节点

Redis Cluster（集群）架构就是一种分布式架构

Redis Cluster（集群）架构中的名词：节点，meet，指派槽，复制，高可用

名词解释

节点(某一台机器)

meet（节点跟节点之间通过meet通信）

指派槽（16384个槽分给几个节点）

复制（主从赋值）

高可用（主节点挂掉，从节点顶上）

meet

A meet一下C，C回复一下，A meet一下B ，B回复一下，这样B和C也能相互感知，A，B，C之间就可以相关交互数据，所有节点共享消息

img

指派槽

总共有16384个槽，平均分配到每个节点上

img

搭建步骤

ps：这里我们学习的时候用用即可，到了公司里，就算你想搭，公司也不敢让你来弄

步骤一

准备6台机器 （或是6个redis-server进程）

步骤二

编写六个配置文件(因为我们是起了六个进程来模拟，所以用命令快速配置了)

port 7000
daemonize yes
dir "/root/redis/data/"
logfile "7000.log"

cluster-enabled yes
cluster-node-timeout 15000
cluster-config-file nodes-7000.conf
cluster-require-full-coverage yes

配置介绍

# 配置
port ${port} # 端口
daemonize yes # 是否以后台进程的方式启动
dir "/opt/redis/redis/data/" # 文件保存目录
logfile "${port}.log" # 日志文件名称

#masterauth  集群搭建时，主的密码
cluster-enabled yes  # 开启cluster（集群）
cluster-node-timeout 15000 # 故障转移，超时时间 15s
cluster-config-file nodes-${port}.conf  # 给cluster节点增加一个自己的配置文件
cluster-require-full-coverage yes  #只要集群中有一个故障了，整个就不对外提供服务了，这个实际不合理，假设有50个节点，一个节点故障了，所有不提供服务了；，需要设置成no

步骤三

快速复制6个配置问题，并修改配置

sed 's/7000/7001/g' redis-7000.conf > redis-7001.conf
sed 's/7000/7002/g' redis-7000.conf > redis-7002.conf
sed 's/7000/7003/g' redis-7000.conf > redis-7003.conf
sed 's/7000/7004/g' redis-7000.conf > redis-7004.conf
sed 's/7000/7005/g' redis-7000.conf > redis-7005.conf

步骤四

./src/redis-server ./redis-7000.conf
./src/redis-server ./redis-7001.conf
./src/redis-server ./redis-7002.conf
./src/redis-server ./redis-7003.conf
./src/redis-server ./redis-7004.conf
./src/redis-server ./redis-7005.conf

'查看启动的redis进程'
ps -ef |grep redis

这时候我们去设置数据，会失败，因为没有分配槽

redis-cli -p 7000 set hello world #报错

步骤五

一次性配置三个主从

./src/redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 127.0.0.1:7000 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

分开配置主从关系参考博客：https://www.cnblogs.com/liuqingzheng/articles/17324393.html

步骤六

通过命令查看相关信息

redis-cli -p 7000 cluster info # 查看集群信息
redis-cli -p 7000 cluster nodes # 查看集群节点
redis-cli -p 7000 cluster slots # 查看槽的信息

步骤七

测试，存数据

# 第六步：测试，存数据
./src/redis-cli -p 7000 -c

当我们停掉某一台主库的时候，过一段时间，我们会发现他的从库变成了新的主库，我们再次开启最初的主库，他就变成了从库

4、集群扩容

在上面配置的集群基础上，我们再启动两台机器（或是两个redis服务），用他们来做集群扩容

步骤一

创建两台新机器的配置文件

sed 's/7000/7006/g' redis-7000.conf > redis-7006.conf sed 's/7000/7007/g' redis-7000.conf > redis-7007.conf

步骤二

启动两台新的机器

./src/redis-server ./redis-7006.conf
./src/redis-server ./redis-7007.conf

步骤三

将两台机器加入到集群中去

ps：这两台机器（进程）必须是空的，如果是在一台机器上用多个redis进程来实现的，用了rdb方式产生了持久化文件，会导致这两个新的进程运行的时候内部出现数据，从而导致添加集群报错

./src/redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7006 127.0.0.1:7000 ./src/redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7007 127.0.0.1:7000

步骤四

让7006充当主库(把7007做为7006的从)，让7007复制7006

redis-cli -p 7007 cluster replicate 7006的id

./src/redis-cli -p 7007 cluster replicate baf261f2e6cb2b0359d25420b3ddc3d1b8d3bb5a

步骤六

迁移槽，执行的时候需要输入yes进行确认，期间还有一个操作需要我们确认，他会问我们手动迁移还是自动迁移，我们输入all进行自动迁移。

./src/redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:7000

因为我们是三个节点变成四个节点，所以计算之后可以看到，总共迁移了4096个槽，这些槽都被7006机器接收了

这些槽是每个节点中分一些出来，凑成4096个槽，给新的节点

img

5、集群缩容

步骤一

下线迁槽（把7006的4096个槽迁移到其他三个节点上）

redis-cli --cluster reshard --cluster-from 7006的id --cluster-to 7000的id --cluster-slots 1366 127.0.0.1:7000
yes

redis-cli --cluster reshard --cluster-from 7006的id --cluster-to 7001的id --cluster-slots 1366 127.0.0.1:7001
yes

redis-cli --cluster reshard --cluster-from 7006的id --cluster-to 7002的id --cluster-slots 1365 127.0.0.1:7002
yes

'实际代码'
redis-cli --cluster reshard --cluster-from baf261f2e6cb2b0359d25420b3ddc3d1b8d3bb5a --cluster-to 050bfd3608514d4db5d2ce5411ef5989bbe50867 --cluster-slots 1365 127.0.0.1:7000
yes

redis-cli --cluster reshard --cluster-from baf261f2e6cb2b0359d25420b3ddc3d1b8d3bb5a --cluster-to 9cb2a9b8c2e7b63347a9787896803c0954e65b40 --cluster-slots 1366 127.0.0.1:7001
yes

redis-cli --cluster reshard --cluster-from baf261f2e6cb2b0359d25420b3ddc3d1b8d3bb5a --cluster-to d3aea3d0b4cf90f58252cf3bcd89530943f52d36 --cluster-slots 1366 127.0.0.1:7002
yes

ps：我们在迁移会去的时候需要自己计算号槽的数量，多了报错，少了需要重新把少迁移的槽迁移过去

步骤二

下线节点 忘记节点，关闭节点

redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7000 要下线的7007id  # 先下从，再下主，因为先下主会触发故障转移
redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7000 要下线的7006id

'实操代码'
./src/redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7000 9c2abbfaa4d1fb94b74df04ce2b481512e6edbf3 # 先下从，再下主，因为先下主会触发故障转移
./src/redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7000 baf261f2e6cb2b0359d25420b3ddc3d1b8d3bb5a

步骤三

验证集群是否正常工作，关掉其中一个主，另一个从立马变成主顶上， 重启停止的主，发现变成了从

标签：--,redis,cluster,集群,conf,7000,节点,搭建
From： https://www.cnblogs.com/wxlxl/p/17343270.html

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