使用Docker搭建Redis Cluster集群

Cluster模式是Redis的一种高级集群模式，它通过数据分片和分布式存储实现了负载均衡和高可用性。在Cluster模式下，Redis将所有的键值对数据分散在多个节点上。每个节点负责一部分数据，称为 槽位。通过对数据的分片，Cluster模式可以突破单节点的内存限制，实现更大规模的数据存储。

redis-cluster集群

Redis Cluster将数据分为 16384个槽位，每个节点负责管理一部分槽位。当客户端向Redis Cluster发送请求时，Cluster会根据 键的哈希值将请求路由到相应的节点。具体来说，Redis Cluster使用CRC16算法计算键的哈希值，然后对16384取模，得到槽位编号。

使用Cluster集群有以下优点：

  • 数据分片，实现大规模数据存储。
  • 负载均衡，提高系统性能。
  • 自动故障转移，提高可用性。

使用Docker搭建RedisCluster集群

使用Docker容器，可以很方便地搭建RedisCluster集群。

  1. 首先，我们要创建虚拟网卡，主要是用于redis-cluster能于外界进行网络通信，一般常用桥接模式。

    docker network create --subnet=192.168.100.0/24 redis_cluster_net

    Redis-cluster集群最小规模是三主三从，我们安排一下容器结点的IP和端口：

IP PORT REMARK
192.168.100.101 7001 主节点master-1
192.168.100.102 7002 主节点master-2
192.168.100.103 7003 主节点master-3
192.168.100.104 6379 从节点slave-1
192.168.100.105 6379 从节点slave-2
192.168.100.106 6379 从节点slave-3

  1. 接下来创建redis.conf配置文件。
    我们先新建一个目录

    mkdir docker-redis-cluster && cd docker-redis-cluster

    编辑 master结点配置文件 redis-master-1.conf：

    port 7001
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
daemonize no
protected-mode no
pidfile  /var/run/redis.pid
cluster-announce-ip 192.168.242.93

主结点配置说明：

  • port: 指定了启动的端口号
  • cluster-enabled: yes启动允许集群
  • cluster-config-file: 集群配置文件(自动创建)
  • cluster-node-timeout: 集群超时时间(毫秒)
  • appendonly: 持久化 yes
  • daemonize: 后台运行 no
  • protected-mode: no 允许外部IP访问
  • cluster-announce-ip: 集群节点 IP，如果想要集群可以供外网访问，这里直接填宿主机的IP

三个主结点，每个的配置只是port不同，可以使用shell指令复制多两份出来：

for i in {2..3};  do sed "s/port 7001/port 700$i/" redis-master-1.conf > redis-master-$i.conf ; done

slave结点配置文件 redis-slave-1.conf:

port 6379
cluster-enabled no
appendonly yes
daemonize no
protected-mode no
pidfile  /var/run/redis.pid
slaveof 192.168.100.101 7001

和配置主结点一样，使用shell指令复制多两份出来：

for i in {2..3};  do sed "s/\(192.168.100\).101 7001/\1.10$i 700$i/" redis-slave-1.conf > redis-slave-$i.conf ; done

slave结点配置说明：

  • cluster-enabled: no 不参与集群分配
  • appendonly: 持久化 yes
  • daemonize: 后台运行 no
  • slaveof 192.168.100.101 7001: 直接指定成为对应master的从节点

创建docker-compose.yml

我们使用 docker-compose.yml来创建6个docker容器。

version: '3.7'

x-image:
  &default-image
    redis:5.0.7

networks:
  redis_cluster_net:
    name: redis_cluster_net


services:
  redis-master-1:
    image: *default-image
    container_name: redis-master-1
    command:
      ["redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf"]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.101
    volumes:
      - ./redis-master-1.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./master-1-data:/data
    ports:
      - 7001:7001
      - 17001:17001

  redis-master-2:
    image: *default-image
    container_name: redis-master-2
    command:
      [ "redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf" ]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.102
    volumes:
      - ./redis-master-2.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./master-2-data:/data
    ports:
      - 7002:7002
      - 17002:17002

  redis-master-3:
    image: *default-image
    container_name: redis-master-3
    command:
      [ "redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf" ]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.103
    volumes:
      - ./redis-master-3.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./master-3-data:/data
    ports:
      - 7003:7003
      - 17003:17003
  
  redis-slave-1:
    image: *default-image
    container_name: redis-slave-1
    command:
      [ "redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf" ]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.104
    volumes:
      - ./redis-slave-1.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./slave-1-data:/data
    ports:
      - 7004:6379

  redis-slave-2:
    image: *default-image
    container_name: redis-slave-2
    command:
      [ "redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf" ]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.105
    volumes:
      - ./redis-slave-2.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./slave-2-data:/data
    ports:
      - 7005:6379

  redis-slave-3:
    image: *default-image
    container_name: redis-slave-3
    command:
      [ "redis-server", "/home/redis/cluster/redis.conf" ]
    networks:
      redis_cluster_net:
        ipv4_address: 192.168.100.106
    volumes:
      - ./redis-slave-3.conf:/home/redis/cluster/redis.conf
      - ./slave-3-data:/data
    ports:
      - 7006:6379

注意3个主结点的容器，需要同时映射7001端口和17001端口。每个Redis Cluster节点都需要打开两个TCP连接。用于服务客户端的普通Redis TCP端口(如6379)，以及数据端口加上10000得到的端口(例如16379)。第二个高端口用于集群总线，是使用二进制协议的节点到节点通信通道。节点使用集群总线进行故障检测、配置更新、故障转移授权等。

配置好 docker-compose.yml文件之后，使用命令启动容器：
docker-compose up -d

创建集群并分配slots

此时仅仅创建了三对主从节点，但是三个主节点(7001, 7002, 7003)是孤立的，并且还未分配slots。

进入任意一个主结点：

docker exec -it redis-master-1 /bin/bash

然后执行下面的命令：

redis-cli --cluster create 192.168.100.101:7001 192.168.100.102:7002 192.168.100.103:7003 --cluster-replicas 0

在提示后输入 yes:

>>> Performing hash slots allocation on 3 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
M: 6ef13d3f45b4598c90a072a47bd076d7fbc50969 192.168.100.101:7001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 431173ccf97e48aa0c67a66ef25e3013d14ac4a8 192.168.100.102:7002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: 5e1f46e8552d1e98b6b1b657c1d188b78b03e6fc 192.168.100.103:7003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes

正常来说就会得到以下输出：

>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join

>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.100.101:7001)
M: 6ef13d3f45b4598c90a072a47bd076d7fbc50969 192.168.100.101:7001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 5e1f46e8552d1e98b6b1b657c1d188b78b03e6fc 192.168.242.93:7003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
M: 431173ccf97e48aa0c67a66ef25e3013d14ac4a8 192.168.242.93:7002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

这时候这个三主三从的redis集群就创建好了。

测试连接

使用集群模式(-c)连接主结点：
> redis-cli -h 192.168.100.101 -p 7001 -c
然后随便设置一个值:

192.168.100.101:7001> set k1 v1

如果计算出来这个 key的 slot不在当前结点，则会提示：

-> Redirected to slot [12706] located at 192.168.242.93:7003 OK

表示通过计算 slot分配到 192.168.242.93:7003结点去了。

我们通过普通模式连接到主结点 192.168.242.93:7003和从结点 192.168.100.106:6379，都能查到这个 k1

参考资料

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