redis集群是什么?redis集群该怎么使用?

TheDisguiser 2020-03-22 12:11:24 java常见问答 7197

今天给大家介绍的是redis集群,大家知道redis集群是什么?又该如何使用吗?下面我会为大家详细介绍redis集群的概念及各种模式和如何应用。

一.集群的概念

所谓的集群,就是通过添加服务器的数量,提供相同的服务,从而让服务器达到一个稳定、高效的状态。

二.集群模式

Redis有三种集群模式,分别为:主从模式、Sentinel、Cluster三种模式。

主从模式:

主从模式在三种模式中最为简单,在主从复制中,数据库分为两类:主数据库(master)和

数据库(slave)。

特点如下:

master进行读写操作,当读写操作导致数据变化时会自动将数据同步给slave。

slave一般都是只读的,并且接收master同步过来的数据。

一个master可以拥有多个slave,但是一个slave只能对应一个master。

slave挂了不影响其他从数据库的读和master的读和写,重新启动后会将数据从master同步过来。

master挂了以后,不会在slave节点中重新选一个master。

工作机制如下:

当slave启动之后,开始向master发送SYNC命令。master接收到SYNC命令后在后台保存快照(RDB持久化)和缓存保存快照这段的命令,然后将保存的快照文件和缓存的命令发送给slave。slave接收到快照文件和命令后加载快照文件和缓存的执行命令。

复制初始化后,master每次接收到的写命令都会同步发送给slave,保证主从数据一致性。

Sentinel模式:sentinel,顾名思义哨兵,它的作用就是时刻监视redis集群运行情况。与主从模式的不具备高可用性不同,sentinel可以在master挂了之后会重新在slave中选择一个为master,并修改所有slave的配置文件。

Sentinel特点:

sentinel模式是建立在主从模式的基础上,如果只有一个Redis节点,sentinel就没有任何意义。

当master挂了以后,sentinel会在slave中选择一个做为master,并修改它们的配置文件,其他slave的配置文件也会被修改,比如slaveof属性会指向新的master。

当master重新启动后,它将不再是master而是做为slave接收新的master的同步数据。

sentinel因为也是一个进程有挂掉的可能,所以sentinel也会启动多个形成一个sentinel集群。

多个sentinel配置的时候,sentinel之间也会自动监控。

Sentinel不能和Redis部署在同一台机器,否则Redis的服务器一挂,sentinel也挂了。

Sentinel工作机制:

sentinel以每秒钟一次的频率向它所知的master,slave以及其他sentinel实例发送一个 PING 命令 。

如果一个实例距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值, 则这个实例会被sentinel标记为主观下线。

如果一个master被标记为主观下线,则正在监视这个master的所有sentinel要以每秒一次的频率确认master的确进入了主观下线状态。

在一般情况下, 每个sentinel会以每 10 秒一次的频率向它已知的所有master,slave发送 INFO 命令 。

当master被sentinel标记为客观下线时,sentinel向下线的master的所有slave发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为 1 秒一次 。

Cluster模式:

Cluster模式一般应用在当数据量过大到一台服务器存放不下的情况时,这个时候便需要对存储的数据进行分片,将数据存储到多个Redis实例中。cluster模式的出现就是为了解决单机Redis容量有限的问题,将Redis的数据根据一定的规则分配到多台机器。

使用集群,需要将redis配置文件中的cluster-enable配置打开,每个集群中至少需要三个主数据库才能正常运行。

Cluster特点:

多个redis节点网络互联,数据共享

所有的节点都是一主一从(也可以是一主多从),其中从不提供服务,仅作为备用。

不支持同时处理多个key(如MSET/MGET),因为redis需要把key均匀分布在各个节点上、并发量很高的情况下同时创建key-value会降低性能并导致不可预测的行为。

支持在线增加、删除节点客户端可以连接任何一个主节点进行读写。

三.rides主从复制

主从复制模型中,有多个redis节点,仅有一个为主节点master,从节点slave可以有多个。网络连接正常的情况下,master会一直将自己的数据更新同步给slaves。

redis集群

四.redis搭建与简单使用

用两台虚拟机模拟6个节点,一台机器3个节点,创建出3 master、3 salve 环境。

redis 采用 redis-3.2.4 版本。

两台虚拟机都是 CentOS ,一台 CentOS6.5 (IP:192.168.31.245),一台 CentOS7(IP:192.168.31.210) 。

安装过程:

1. 下载并解压

cd /root/software
wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.4.tar.gz
tar -zxvf redis-3.2.4.tar.gz

2. 编译安装

cd redis-3.2.4
make && make install

3. 将 redis-trib.rb 复制到 /usr/local/bin 目录下

cd src
cp redis-trib.rb /usr/local/bin/

4. 创建 Redis 节点

首先在 192.168.31.245 机器上 /root/software/redis-3.2.4 目录下创建 redis_cluster 目录;

mkdir redis_cluster

在 redis_cluster 目录下,创建名为7000、7001、7002的目录,并将 redis.conf 拷贝到这三个目录中

mkdir 7000 7001 7002
cp redis.conf redis_cluster/7000
cp redis.conf redis_cluster/7001
cp redis.conf redis_cluster/7002

分别修改这三个配置文件,修改如下内容

port  7000                                  //端口7000,7002,7003        
bind 本机ip       //默认ip为127.0.0.1 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_7000.pid          //pidfile文件对应7000,7001,7002
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 7000,7001,7002
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

接着在另外一台机器上(192.168.31.210),的操作重复以上三步,只是把目录改为7003、7004、7005,对应的配置文件也按照这个规则修改即可

5. 启动各个节点

第一台机器上执行
redis-server redis_cluster/7000/redis.conf
redis-server redis_cluster/7001/redis.conf
redis-server redis_cluster/7002/redis.conf

另外一台机器上执行
redis-server redis_cluster/7003/redis.conf
redis-server redis_cluster/7004/redis.conf
redis-server redis_cluster/7005/redis.conf

6. 检查 redis 启动情况

##一台机器<br>ps -ef | grep redisroot      61020      1  0 02:14 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7000 [cluster]    root      61024      1  0 02:14 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7001 [cluster]    root      61029      1  0 02:14 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7002 [cluster]     netstat -tnlp | grep redistcp        0      0 127.0.0.1:17000             0.0.0.0:*                   LISTEN      61020/redis-server tcp        0      0 127.0.0.1:17001             0.0.0.0:*                   LISTEN      61024/redis-server tcp        0      0 127.0.0.1:17002             0.0.0.0:*                   LISTEN      61029/redis-server tcp        0      0 127.0.0.1:7000              0.0.0.0:*                   LISTEN      61020/redis-server tcp        0      0 127.0.0.1:7001              0.0.0.0:*                   LISTEN      61024/redis-server tcp        0      0 127.0.0.1:7002              0.0.0.0:*                   LISTEN      61029/redis-server12345678910111213    ##另外一台机器ps -ef | grep redisroot       9957      1  0 02:32 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7003 [cluster]root       9964      1  0 02:32 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7004 [cluster]root       9971      1  0 02:32 ?        00:00:01 redis-server 127.0.0.1:7005 [cluster]root      10065   4744  0 02:38 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redisnetstat -tlnp | grep redistcp        0      0 127.0.0.1:17003         0.0.0.0:*               LISTEN      9957/redis-server 1tcp        0      0 127.0.0.1:17004         0.0.0.0:*               LISTEN      9964/redis-server 1tcp        0      0 127.0.0.1:17005         0.0.0.0:*               LISTEN      9971/redis-server 1tcp        0      0 127.0.0.1:7003          0.0.0.0:*               LISTEN      9957/redis-server 1tcp        0      0 127.0.0.1:7004          0.0.0.0:*               LISTEN      9964/redis-server 1tcp        0      0 127.0.0.1:7005          0.0.0.0:*               LISTEN      9971/redis-server 1

7.创建集群

Redis 官方提供了 redis-trib.rb 这个工具,就在解压目录的 src 目录中,第三步中已将它复制到 /usr/local/bin 目录中,可以直接在命令行中使用了。使用下面这个命令即可完成安装。

redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.31.245:7000 192.168.31.245:7001 
192.168.31.245:7002 192.168.31.210:7003 192.168.31.210:7004 
192.168.31.210:7005

其中,前三个 ip:port 为第一台机器的节点,剩下三个为第二台机器。

等等,出错了。这个工具是用 ruby 实现的,所以需要安装 ruby。安装命令如下:

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

gem install redis

之后再运行 redis-trib.rb 命令,会出现如下提示:

redis集群

输入 yes 即可,然后出现如下内容,说明安装成功。

redis集群

8. 集群验证

在第一台机器上连接集群的7002端口的节点,在另外一台连接7005节点,连接方式为

redis-cli -h 192.168.31.245 -c -p 
7002 ,加参数 -C 可连接到集群,因为上面 redis.conf 将 bind 改为了ip地址,所以 -h 参数不可以省略。

在7005节点执行命令

set hello world

执行结果如下:

redis集群

然后在另外一台7002端口,查看 key 为 hello 的内容,

 get hello

执行结果如下:

redis集群

说明集群运作正常。

简单说一下原理

redis cluster在设计的时候,就考虑到了去中心化,去中间件,也就是说,集群中的每个节点都是平等的关系,都是对等的,每个节点都保存各自的数据和整个集群的状态。每个节点都和其他所有节点连接,而且这些连接保持活跃,这样就保证了我们只需要连接集群中的任意一个节点,就可以获取到其他节点的数据。

Redis 集群没有并使用传统的一致性哈希来分配数据,而是采用另外一种叫做哈希槽 (hash slot)的方式来分配的。redis cluster 默认分配了 16384 个slot,当我们set一个key 时,会用CR6算法来取模得到所属的slot,然后将这个key 分到哈希槽区间的节点上,具体算法就是:CR6(key) % 16384。所以我们在测试的时候看到set 和 get 的时候,直接跳转到了7000端口的节点。

Redis 集群会把数据存在一个 master 节点,然后在这个 master 和其对应的salve 之间进行数据同步。当读取数据时,也根据一致性哈希算法到对应的 master 节点获取数据。只有当一个master 挂掉之后,才会启动一个对应的 salve 节点,充当 master 。

需要注意的是:必须要3个或以上的主节点,否则在创建集群时会失败,并且当存活的主节点数小于总节点数的一半时,整个集群就无法提供服务了。

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