Redis集群

8 Redis集群
8.1 redis-cluster架构图

 
架构细节:
(1)所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽.
(2)节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效.
(3)客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可
(4)redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上,cluster 负责维护node<->slot<->value
Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点

示例如下：

8.2 redis-cluster投票:容错

(1)集群中所有master参与投票,如果半数以上master节点与其中一个master节点通信超过(cluster-node-timeout),认为该master节点挂掉.
(2):什么时候整个集群不可用(cluster_state:fail)?
 如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave，则集群进入fail状态。也可以理解成集群的[0-16383]slot映射不完全时进入fail状态。
 如果集群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave，集群进入fail状态。

8.3 搭建Ruby环境

redis集群管理工具redis-trib.rb依赖ruby环境，首先需要安装ruby环境。

安装ruby

[root@redis01 bin]# yum install ruby
[root@redis01 bin]# yum install rubygems

 使用sftp工具上传redis-3.0.0.gem至/usr/local下

sftp> put -r "E:\03-teach\03-讲课\0707\04-redis\res\ruby和redis接口\redis-3.0.0.gem"

 安装ruby和redis的接口程序

[root@linux02 local]# gem install /usr/local/redis-3.0.0.gem

 将Redis集群搭建脚本文件复制到/usr/local/redis0707目录下

[root@redis01 /]# cd /root/redis-3.0.0/src/
[root@redis01 src]# ll *.rb
-rwxrwxr-x. 1 root root 48141 4月   1 2015 redis-trib.rb
[root@redis01 src]# cp redis-trib.rb /usr/local/redis0707/ -r

8.4 集群的搭建过程
第一步：创建6个redis实例，需要端口号7001~7006

第二步：修改redis.conf配置文件，打开Cluster-enable yes

第三步：启动所有的实例

第四步：创建集群

[root@localhost-0723 redis]# ./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005  127.0.0.1:7006
>>> Creating cluster
Connecting to node 127.0.0.1:7001: OK
Connecting to node 127.0.0.1:7002: OK
Connecting to node 127.0.0.1:7003: OK
Connecting to node 127.0.0.1:7004: OK
Connecting to node 127.0.0.1:7005: OK
Connecting to node 127.0.0.1:7006: OK
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Using 3 masters:
127.0.0.1:7001
127.0.0.1:7002
127.0.0.1:7003
Adding replica 127.0.0.1:7004 to 127.0.0.1:7001
Adding replica 127.0.0.1:7005 to 127.0.0.1:7002
Adding replica 127.0.0.1:7006 to 127.0.0.1:7003
M: d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420 127.0.0.1:7001
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: 7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c 127.0.0.1:7002
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: 93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f 127.0.0.1:7003
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: f79802d3da6b58ef6f9f30c903db7b2f79664e61 127.0.0.1:7004
   replicates d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420
S: 0bc78702413eb88eb6d7982833a6e040c6af05be 127.0.0.1:7005
   replicates 7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c
S: 4170a68ba6b7757e914056e2857bb84c5e10950e 127.0.0.1:7006
   replicates 93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> 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 127.0.0.1:7001)
M: d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420 127.0.0.1:7001
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: 7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c 127.0.0.1:7002
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
M: 93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f 127.0.0.1:7003
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
M: f79802d3da6b58ef6f9f30c903db7b2f79664e61 127.0.0.1:7004
   slots: (0 slots) master
   replicates d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420
M: 0bc78702413eb88eb6d7982833a6e040c6af05be 127.0.0.1:7005
   slots: (0 slots) master
   replicates 7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c
M: 4170a68ba6b7757e914056e2857bb84c5e10950e 127.0.0.1:7006
   slots: (0 slots) master
   replicates 93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.
[root@localhost-0723 redis]#

8.5 连接集群
命令：./redis-cli –h 127.0.0.1 –p 7001 -c

[root@localhost-0723 redis]# ./redis-cli -p 7006 -c
127.0.0.1:7006> set key1 123
-> Redirected to slot [9189] located at 127.0.0.1:7002
OK
127.0.0.1:7002>

8.6 查看集群的命令
 查看集群状态

127.0.0.1:7003> cluster info
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:3
cluster_stats_messages_sent:926
cluster_stats_messages_received:926

 查看集群中的节点：

127.0.0.1:7003> cluster nodes
7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c 127.0.0.1:7002 master - 0 1443601739754 2 connected 5461-10922
93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f 127.0.0.1:7003 myself,master - 0 0 3 connected 10923-16383
d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420 127.0.0.1:7001 master - 0 1443601741267 1 connected 0-5460
4170a68ba6b7757e914056e2857bb84c5e10950e 127.0.0.1:7006 slave 93f73d2424a796657948c660928b71edd3db881f 0 1443601739250 6 connected
f79802d3da6b58ef6f9f30c903db7b2f79664e61 127.0.0.1:7004 slave d8f6a0e3192c905f0aad411946f3ef9305350420 0 1443601742277 4 connected
0bc78702413eb88eb6d7982833a6e040c6af05be 127.0.0.1:7005 slave 7a12bc730ddc939c84a156f276c446c28acf798c 0 1443601740259 5 connected
127.0.0.1:7003>

8.7 维护节点
8.7.1 添加主节点
集群创建成功后可以向集群中添加节点，下面是添加一个master主节点
 添加7007结点作为新节点
执行命令：./redis-trib.rb add-node 127.0.0.1:7007 127.0.0.1:7001

 查看集群结点发现7007已添加到集群中

8.7.2 hash槽重新分配
添加完主节点需要对主节点进行hash槽分配，这样该主节才可以存储数据。

 查看集群中槽占用情况

redis集群有16384个槽，集群中的每个结点分配自已槽，通过查看集群结点可以看到槽占用情况。

 给刚添加的7007结点分配槽
第一步：连接上集群（连接集群中任意一个可用结点都行）

[root@redis01 redis0707]# ./redis-trib.rb reshard 192.168.101.3:7001

第二步：输入要分配的槽数量

输入：500，表示要分配500个槽

第三步：输入接收槽的结点id

输入：15b809eadae88955e36bcdbb8144f61bbbaf38fb

PS：这里准备给7007分配槽，通过cluster nodes查看7007结点id为：
15b809eadae88955e36bcdbb8144f61bbbaf38fb

第四步：输入源结点id
输入：all

第五步：输入yes开始移动槽到目标结点id
输入：yes

8.7.3 添加从节点

集群创建成功后可以向集群中添加节点，下面是添加一个slave从节点。
 添加7008从结点，将7008作为7007的从结点

命令：./redis-trib.rb add-node –slave –master-id 主节点id 新节点的ip和端口 旧节点ip和端口

执行如下命令：

./redis-trib.rb add-node --slave --master-id cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4  192.168.101.3:7008 192.168.101.3:7001

cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4 是7007结点的id，可通过cluster nodes查看。

注意：如果原来该结点在集群中的配置信息已经生成到cluster-config-file指定的配置文件中（如果cluster-config-file没有指定则默认为nodes.conf），这时可能会报错：
[ERR] Node XXXXXX is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0
解决方法是删除生成的配置文件nodes.conf，删除后再执行./redis-trib.rb add-node指令

 查看集群中的结点，刚添加的7008为7007的从节点：

8.7.4 删除结点
命令：./redis-trib.rb del-node 127.0.0.1:7005 4b45eb75c8b428fbd77ab979b85080146a9bc017

删除已经占有hash槽的结点会失败，报错如下：
[ERR] Node 127.0.0.1:7005 is not empty! Reshard data away and try again.

需要将该结点占用的hash槽分配出去（参考hash槽重新分配章节）。

9 Jedis连接集群
9.1 防火墙配置

[root@localhost-0723 bin]# service iptables stop
-A INPUT -m state --state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT
-A INPUT -p icmp -j ACCEPT
-A INPUT -i lo -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 22 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 8080 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 6379 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 6380 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7001 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7002 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7003 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7004 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7005 -j ACCEPT
-A INPUT -m state --state NEW -m tcp -p tcp --dport 7006 -j ACCEPT
-A INPUT -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
-A FORWARD -j REJECT --reject-with icmp-host-prohibited
COMMIT
~                                                                               
"/etc/sysconfig/iptables" 22L, 1079C 已写入                   
[root@localhost-0723 bin]# service iptables restart
iptables：应用防火墙规则：                                 [确定]
[root@localhost-0723 bin]#

9.2 代码实现
创建JedisCluster类连接redis集群。

@Test
public void testJedisCluster() throws Exception {
    //创建一连接，JedisCluster对象,在系统中是单例存在
    Set<HostAndPort> nodes = new HashSet<>();
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7001));
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7002));
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7003));
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7004));
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7005));
    nodes.add(new HostAndPort("127.0.0.1", 7006));
    JedisCluster cluster = new JedisCluster(nodes);
    //执行JedisCluster对象中的方法，方法和redis一一对应。
    cluster.set("cluster-test", "my jedis cluster test");
    String result = cluster.get("cluster-test");
    System.out.println(result);
    //程序结束时需要关闭JedisCluster对象
    cluster.close();
}

9.3 使用spring
 配置applicationContext.xml

<!-- 连接池配置 -->
<bean id="jedisPoolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">
    <!-- 最大连接数 -->
    <property name="maxTotal" value="30" />
    <!-- 最大空闲连接数 -->
    <property name="maxIdle" value="10" />
    <!-- 每次释放连接的最大数目 -->
    <property name="numTestsPerEvictionRun" value="1024" />
    <!-- 释放连接的扫描间隔（毫秒） -->
    <property name="timeBetweenEvictionRunsMillis" value="30000" />
    <!-- 连接最小空闲时间 -->
    <property name="minEvictableIdleTimeMillis" value="1800000" />
    <!-- 连接空闲多久后释放, 当空闲时间>该值 且 空闲连接>最大空闲连接数 时直接释放 -->
    <property name="softMinEvictableIdleTimeMillis" value="10000" />
    <!-- 获取连接时的最大等待毫秒数,小于零:阻塞不确定的时间,默认-1 -->
    <property name="maxWaitMillis" value="1500" />
    <!-- 在获取连接的时候检查有效性, 默认false -->
    <property name="testOnBorrow" value="true" />
    <!-- 在空闲时检查有效性, 默认false -->
    <property name="testWhileIdle" value="true" />
    <!-- 连接耗尽时是否阻塞, false报异常,ture阻塞直到超时, 默认true -->
    <property name="blockWhenExhausted" value="false" />
</bean>
<!-- redis集群 -->
<bean id="jedisCluster" class="redis.clients.jedis.JedisCluster">
    <constructor-arg index="0">
        <set>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7001"></constructor-arg>
            </bean>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7002"></constructor-arg>
            </bean>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7003"></constructor-arg>
            </bean>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7004"></constructor-arg>
            </bean>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7005"></constructor-arg>
            </bean>
            <bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
                <constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
                <constructor-arg index="1" value="7006"></constructor-arg>
            </bean>
        </set>
    </constructor-arg>
    <constructor-arg index="1" ref="jedisPoolConfig"></constructor-arg>
</bean>


   测试代码

private ApplicationContext applicationContext;
    @Before
    public void init() {
        applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext(
                "classpath:applicationContext.xml");
    }

    // redis集群
    @Test
    public void testJedisCluster() {
        JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) applicationContext
                .getBean("jedisCluster");

        jedisCluster.set("name", "zhangsan");
        String value = jedisCluster.get("name");
        System.out.println(value);
    }