笔记

集群的搭建能减轻服务器的压力，提高效率。

2021-12-26 @Young Kbt

• 问题
• 什么是集群
• 环境准备
• 插槽slot
  • 在集群中录入值
  • 缺点
• 集群指令
• Java整合
• 集群优缺点

问题

容量不够，Redis 如何进行扩容？并发写操作， Redis 如何分摊？另外，主从模式，薪火相传模式，主机宕机，导致 IP 地址发生变化，应用程序中配置需要修改对应的主机地址、端口等信息。

之前通过代理主机来解决，但是 Redis3.0 中提供了解决方案。就是 无中心化集群 配置：即每个节点都可以和其他节点进行联系。如 A、B、C 节点。想访问 B 节点，可以先访问 A 节点，A 节点会去联系 B 节点。无须代理服务器或者负载均衡去找对应的节点。

什么是集群

Redis 集群实现了对 Redis 的水平扩容，即启动 N 个 Redis 节点，将整个数据库分布存储在这 N 个节点中，每个节点存储总数据的 1/N。

Redis 集群通过分区（partition）来提供一定程度的可用性（availability）：即使集群中有一部分节点失效或者无法进行通讯，集群也可以继续处理命令请求。

环境准备

• 将 rdb、aof 文件都删除掉

• 制作 6 个实例，三主三从，三主机端口分别为 6379，6380，6381。三从机端口分别为6389，6390，6391（具体端口视情况）

• 每一个配置文件的基本信息修改（和 主从复制 - 哨兵模式 一样）

  • 开启 daemonize yes
  • 指定 6 个端口，不能重复
  • 6 个 Pid 文件名字配置，不能重复，尽量以加上端口进行识别
  • 6 个 Log 文件名字，不能重复，尽量以加上端口进行识别
  • 6 个 dump.rdb 名字，不能重复，尽量以加上端口进行识别
  • Appendonly 关掉或者换名字

• 每一个配置文件的集群信息修改

  • cluster-enabled yes：打开集群模式
  • cluster-config-file nodes-6379.conf：设定节点配置文件名
  • cluster-node-timeout 15000：设定节点失联时间，超过该时间（毫秒），集群自动进行主从切换

6379 配置文件模板：

include /etc/redis.conf    # 核心配置文件
pidfile /var/run/redis_6379.pid   # 固定
port 6379    #端口
dbfilename dump6379.rdb   # 持久化备份文件
cluster-enabled yes   # 开启集群模式

cluster-config-file nodes-6379.conf   # 自己的节点文件名，自动生成，存放节点信息，路径与配置文件一致

cluster-node-timeout 15000   # 设定节点失联时间，超过该时间（毫秒），集群自动进行主从切换

其他 5 个 Redis 实例也加上端口来识别

技巧

先配置好一个如 redis6379.conf 配置文件，然后拷贝出 5 个，并内容把 6379 全改为自己的端口名即可：

使用替换指令：

:%s/6379/6380            # 其中 /6380 可以换成其他如 6381  6389 等

总结：创建多个 Redis 配置文件，文件名以及端口以及端口有关的名都不一样即可。主从或者集群关系只需几个指令就可以设置。

分别启动 6 台 Redis（如果在的就是当前文件的目录，可以不加目录路径）

redis-server 所在目录/redis6379.conf
redis-server 所在目录/redis6380.conf
redis-server 所在目录/redis6381.conf
redis-server 所在目录/redis6389.conf
redis-server 所在目录/redis6390.conf
redis-server 所在目录/redis6391.conf

确保所有 Redis 实例启动后，nodes-xxxx.conf 文件都生成正常，即配置文件里的 cluster-config-file nodes-6379.conf 是否生成，位置与该配置文件一个目录。

此时虽然启动了 6 台 Redis，但是他们并没有关联起来，需要指令：

• 首先进入 Redis 的安装目录下的 src 目录中，如 /opt/redis/redis-6.2.6/src，因为指令就在这个目录下

• 执行的指令模板：

  redis-cli --cluster create --cluster-replicas -a passsword num ip:port ip:port ...
  

  其中 num 代表每个主节点需要的从节点数，如下面的 1，代表每个主节点都有一个从节点

  -a 代表要输入密码

• 完整指令：

  redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.199.27:6379 192.168.199.27:6380 192.168.199.27:6381 192.168.199.27:6389 192.168.199.27:6390 192.168.199.27:6391
  

  此处不要用 127.0.0.1， 请用真实 IP 地址，如果有密码，加入在 --cluster-replicas 后加 -a 密码即可。

此时不报错，说明集群已经搭建成功，进入任意主机即可。但是进入客户端前需要指定是集群模式和端口号：

redis-cli -c -p 6379
redis-cli -c -p 6380
redis-cli -c -p 6381
redis-cli -c -p 6389
redis-cli -c -p 6390
redis-cli -c -p 6391

-c 必须加，代表进入的是集群策略。

插槽slot

启动集群后，会看到如下提示：

All 16384 slots covered

16384 代表插槽数量，不是固定的。

每个节点负责一部分插槽。即 16384 个插槽分成三份给三个节点。

集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽，其中 CRC16(key) 语句用于计算键 key 的 CRC16 校验和。

示例：

节点 A 负责处理 0 号至 5460 号插槽。节点 B 负责处理 5461 号至 10922 号插槽。节点 C 负责处理 10923 号至 16383 号插槽。

执行如下操作：

set k1 v1
set k2 v2
set k3 v3

当存储 k1，k2，k3 的值时，对这三个 key 分别计算出 slot 值，然后存入管理不同的 slot 范围的节点里。

假设 k1 的 slot 值为 440，则存入 A 节点里，k2 的 slot 值为 8999，则存入 B 节点里。

当 get 取值时，会根据 key 计算 slot 值去对应的节点拿到值。

在集群中录入值

在 redis-cli 每次录入、查询键值，Redis 都会计算出该 key 应该送往的插槽，如果不是该客户端对应服务器的插槽，Redis 会报错，并告知应前往的 Redis 实例地址和端口。

redis-cli 客户端提供了 –c 参数实现自动重定向。

如 redis-cli -c –p 6379 登入后，再录入、查询键值对可以自动重定向。

缺点

不在一个 slot 下的键值，是不能使用 mget、mset 等多键操作，因为添加多个 key 时，不同的 key 计算出来的 slot 是不一样的

解决：

可以通过 {} 来定义组的概念，从而使 key 中 {} 内相同内容的键值对放到一个 slot 中去

集群指令

查看集群信息

cluster nodes

查询集群中的值

cluster getkeysinslot <slot> <count>  # 返回 count 个 slot 槽中的键

如果主节点下线？从节点能否自动升为主节点？

注意：15 秒超时（前面配置文件配置的）。

如果所有某一段插槽的主从节点都宕掉，Redis 服务是否还能继续？

答：看配置文件的配置。redis.conf 中的参数 cluster-require-full-coverage：

• 如果某一段插槽的主从都挂掉，而 cluster-require-full-coverage 为 yes ，那么 ，整个集群都挂掉
• 如果某一段插槽的主从都挂掉，而 cluster-require-full-coverage 为 no ，那么，该插槽数据全都不能使用，也无法存储

Java整合

集群配置好后，使用 Java 进行整合。

Java 中，只需连接一个主节点即可，因为 无中心化配置 可以让内容在每一个节点间互相传递，即：无论从哪台主机写的数据，其他主机上都能读到数据。

如果但是连接的节点可能宕机，需要连接多个节点，用 set 集合即可。

public class JedisClusterTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<HostAndPort> set = new HashSet<>();
        set.add(new HostAndPort("192.168.31.211",6379));
        JedisCluster jedisCluster=new JedisCluster(set);
        jedisCluster.set("k1", "v1");
        System.out.println(jedisCluster.get("k1"));
    }
}

集群优缺点

优点：

• 实现扩容

• 分摊压力

• 无中心配置相对简单

缺点：

• 多键操作是不被支持的

• 多键的 Redis 事务是不被支持的。lua 脚本不被支持

• 由于集群方案出现较晚，很多公司已经采用了其他的集群方案，而代理或者客户端分片的方案想要迁移至 Redis Cluster，需要整体迁移而不是逐步过渡，复杂度较大