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社区首页 >专栏 >Redis 分布式集群架构配置

Redis 分布式集群架构配置

作者头像
老七Linux
发布于 2018-05-31 10:05:53
2K0
发布于 2018-05-31 10:05:53
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文章被收录于专栏：Laoqi's Linux运维专列Laoqi's Linux运维专列
一、认识Redis集群

集群概念应该不陌生了，多台机器组成，用来解决像存储空间，查询速度，负载等提供一个或多个服务支持！

Redis集群 是一个分布式的一种架构，支持横向扩展，也就是说之前咱们配置的LVS+keepalived需要配置好基础环境，然后加入到集群系统。现在的Redis分布式，是只需要把Redis这个集群配置到当前配置内就可以自动的去工作了~

Redis Cluster设计要点

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。

那么redis 是如何合理分配这些节点和数据的呢？

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CRC16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：CRC16(key) % 16384。

注意的是：必须要3个以后的主节点，否则在创建集群时会失败，我们在后续会实践到。

所以，我们假设现在有3个节点已经组成了集群，分别是：A, B, C 三个节点，它们可以是一台机器上的三个端口，也可以是三台不同的服务器。那么，采用哈希槽 (hash slot)的方式来分配16384个slot 的话，它们三个节点分别承担的slot 区间是：

节点A覆盖0－5460; 节点B覆盖5461－10922; 节点C覆盖10923－16383. 如下图所示：

mark
mark

那么，现在我想设置一个key ,比如叫my_name:

set my_name zhdya 按照redis cluster的哈希槽算法：CRC16(‘my_name’)%16384 = 2412。 那么就会把这个key 的存储分配到 A 上了。

同样，当我连接(A,B,C)任何一个节点想获取my_name这个key时，也会这样的算法，然后内部跳转到B节点上获取数据。

这种哈希槽的分配方式有好也有坏，好处就是很清晰，比如我想新增一个节点D，redis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot到D上，我会在接下来的实践中实验。大致就会变成这样：

节点A覆盖1365-5460 节点B覆盖6827-10922 节点C覆盖12288-16383 节点D覆盖0-1364,5461-6826,10923-12287 同样删除一个节点也是类似，移动完成后就可以删除这个节点了。

所以redis cluster 就是这样的一个形状：

架构原理图：

mark
mark
  • 多个redis节点网络互联，数据共享。
  • 所有的节点都是一主一从（可以是多个从），其中从不提供服务，仅作为备用（主一旦宕机，从马上顶替工作！）。
  • 不支持同时处理多个键（如mset/mget），因为redis需要把键均匀分布在各个节点上，并发量很高的情况下同时创建键值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。
  • 客户端可以连任何一个主节点进行读写。

误区：

好多人会认为Redis集群上的数据都是一致的，大错特错！Redis 上面的数据是共享式的，也就是A server有的B server不一定有。类似于Raid 5，写入数据可能是A磁盘 可能是B磁盘。你可以正常读取，但真正的存储位置你是不晓得在哪儿的！

二、Redis 集群配置

因为Redis集群需要ruby的支持，所以我们需要安装最新版本的2.2来提供支持，但是我们使用yum来安装的ruby是2.0的版本，是完全不可以满足咱们最新版的zabbix！所以我们需要使用另外一种方法！

场景设置：

  • 两台机器，分别开启三个Redis服务(端口，真实环境是每台机器一个redis服务，一个端口。一台机器设置三个端口就没有意思了，只要一台机器宕机，三个端口没有了！！)
  • A机器上三个端口7000,7002,7004，全部为主
  • B机器上三个端口7001,7003,7005，全部为从
  • 两台机器上都要编译安装redis,然后编辑并复制3个不同的redis.conf，分别设置不同的端口号、dir等参数，还需要增加cluster相关参数，然后分别启动3个redis服务。

主机名

IP 地址

zhdy01

192.168.96.129

zhdy02

192.168.96.135

在zhdy01上配置（一定需要关闭iptables，selinux）：

配置多端口（模拟多台主redis机器）

代码语言：javascript
复制
cd /etc

vim redis_7000.conf

port 7000
bind 192.168.96.129
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7000.pid
dir /data/redis_data/7000
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7000.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes

vim redis_7002.conf

port 7002
bind 192.168.96.129
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7002.pid
dir /data/redis_data/7002
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7002.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes

vim redis_7004.conf

port 7004
bind 192.168.96.129
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7004.pid
dir /data/redis_data/7004
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7004.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes
----------------------------------
mkdir /data/redis_data

mkdir /data/redis_data/{7000,7002,7004}

redis-server /etc/redis_7000.conf

redis-server /etc/redis_7002.conf

redis-server /etc/redis_7004.conf

在zhdy02上配置（一定需要关闭iptables，selinux）：

代码语言：javascript
复制
vim redis_7001.conf 

port 7001
bind 192.168.96.135
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7001.pid
dir /data/redis_data/7001
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7001.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes

vim redis_7003.conf 

port 7003
bind 192.168.96.135
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7003.pid
dir /data/redis_data/7003
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7003.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes


port 7005
bind 192.168.96.135
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7005.pid
dir /data/redis_data/7005
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes_7005.conf
cluster-node-timeout 10100
appendonly yes
------------------------------------------------
mkdir /data/redis_data

mkdir /data/redis_data/{7001,7003,7005}

redis-server /etc/redis_7001.conf

redis-server /etc/redis_7003.conf

redis-server /etc/redis_7005.conf

在 zhdy01 安装ruby2.2 （只需要一台机器上运行）

代码语言：javascript
复制
yum -y groupinstall "Development Tools"

yum -y install gdbm-devel libdb4-devel libffi-devel libyaml libyaml-devel ncurses-devel openssl-devel readline-devel tcl-deve

cd /root/

mkdir -p rpmbuild/{BUILD,BUILDROOT,RPMS,SOURCES,SPECS,SRPMS}

wget http://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.2/ruby-2.2.3.tar.gz -P rpmbuild/SOURCES

wget https://raw.githubusercontent.com/tjinjin/automate-ruby-rpm/master/ruby22x.spec -P rpmbuild/SPECS

rpmbuild -bb rpmbuild/SPECS/ruby22x.spec

yum -y localinstall rpmbuild/RPMS/x86_64/ruby-2.2.3-1.el7.centos.x86_64.rpm

gem install redis

[[email protected]01 ~]# ruby -v
ruby 2.2.3p173 (2015-08-18 revision 51636) [x86_64-linux]

cp /usr/local/src/redis-4.0.1/src/redis-trib.rb  /usr/bin/

redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.96.129:7000 192.168.96.129:7002 192.168.96.129:7004 192.168.96.135:7001 192.168.96.135:7003 192.168.96.135:7005

Using 3 masters:
192.168.96.129:7000
192.168.96.135:7001
192.168.96.129:7002
Adding replica 192.168.96.135:7003 to 192.168.96.129:7000
Adding replica 192.168.96.129:7004 to 192.168.96.135:7001
Adding replica 192.168.96.135:7005 to 192.168.96.129:7002
M: a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
M: 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f 192.168.96.129:7004
   replicates ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e
M: ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
S: 31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003
   replicates a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b
S: dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005
   replicates 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes


[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.


看到如上两个ok就代表着已经成功配置redis的主从！
三、测试并查看配置结果
Redis Cluster主从模式

redis cluster 为了保证数据的高可用性，加入了主从模式，一个主节点对应一个或多个从节点，主节点提供数据存取，从节点则是从主节点拉取数据备份，当这个主节点挂掉后，就会有这个从节点选取一个来充当主节点，从而保证集群不会挂掉。

上面那个例子里, 集群有ABC三个主节点, 如果这3个节点都没有加入从节点，如果B挂掉了，我们就无法访问整个集群了。A和C的slot也无法访问。

所以我们在集群建立的时候，一定要为每个主节点都添加了从节点, 比如像这样, 集群包含主节点A、B、C, 以及从节点A1、B1、C1, 那么即使B挂掉系统也可以继续正确工作。

B1节点替代了B节点，所以Redis集群将会选择B1节点作为新的主节点，集群将会继续正确地提供服务。 当B重新开启后，它就会变成B1的从节点。

不过需要注意，如果节点B和B1同时挂了，Redis集群就无法继续正确地提供服务了。

我们既然已经配置了分布式的Redis，所以在任意一个节点都可以创建key，或者查看key！

-c 说明以集群的方式登录：

代码语言：javascript
复制
redis-cli -c -h 192.168.96.129 -p 7000

192.168.96.129:7000> set key1 123       //重定向到了 96.135:7001
-> Redirected to slot [9189] located at 192.168.96.135:7001
OK
192.168.96.135:7001> set key2 qwe       //重定向到了 96.129:7000
-> Redirected to slot [4998] located at 192.168.96.129:7000
OK
192.168.96.129:7000> set key2 qweas     //创建到了本机上
OK
192.168.96.129:7000> set key2 qweasa
OK
192.168.96.129:7000> set key3 sqweasa
OK
192.168.96.129:7000> set key4 asd1      //重定向到了 96.129:7002
-> Redirected to slot [13120] located at 192.168.96.129:7002
OK
---------------------------------------------------------------
查看所存储的值：

192.168.96.129:7002> get key4
"asd1"
192.168.96.129:7002> get key2
-> Redirected to slot [4998] located at 192.168.96.129:7000
"qweasa"
192.168.96.129:7000> get key1
-> Redirected to slot [9189] located at 192.168.96.135:7001
"123"
-----------------------------------------------------------------
查看主从的状态：

[[email protected]01 data]# redis-trib.rb check 192.168.96.129:7002
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.96.129:7002)
M: 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea
M: a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003
   slots: (0 slots) slave
   replicates a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b
S: b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f 192.168.96.129:7004
   slots: (0 slots) slave
   replicates ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.
------------------------------------------------------------------
cluster nodes //列出节点信息（如下我们可以看到，谁是谁的主，谁是谁的从）

192.168.96.129:7000> cluster nodes
2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002@17002 master - 0 1508164558846 2 connected 10923-16383
b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f 192.168.96.129:7004@17004 slave ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 0 1508164557831 4 connected
a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000@17000 myself,master - 0 1508164558000 1 connected 0-5460
ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001@17001 master - 0 1508164555000 4 connected 5461-10922
31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003@17003 slave a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 0 1508164557000 5 connected
dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005@17005 slave 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 0 1508164556816 6 connected
-------------------------------------------------------------------
 cluster info   //查看集群信息

192.168.96.129:7000> 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:1
cluster_stats_messages_ping_sent:1290
cluster_stats_messages_pong_sent:1293
cluster_stats_messages_sent:2583
cluster_stats_messages_ping_received:1288
cluster_stats_messages_pong_received:1290
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:2583
-----------------------------------------------------------------------
有时候我们的Redis遇到瓶颈，需要再次添加一台或者多台server去解决问题，增加了新的机器如何加入到分布式呢？

例如我们在zhdy02 上面再次增加一个 redis_7007.conf

cluster meet 192.168.96.135 7007   //添加节点

192.168.96.129:7000> cluster nodes      //查看到7007这个端口直接是给的主的身份

509d62a47ec57b12297a6427307e916dadbf86a8 192.168.96.135:7007@17007 master - 0 1508165098611 0 connected

我们再次增加一个机器 也同样的加进来，待会再次看一下状态：

192.168.96.129:7000> cluster nodes 
a06bdcef46ec7b373308019711067cf613f3cad0 192.168.96.135:7006@17006 master - 0 1508165286000 0 connected

这样我们就可以确认，添加的新机器全部都是默认指定为 主 的一个状态！但是不太合理，我们需要怎么手动修改呢？

例如我们把刚刚添加的7006设置为7007的从：

格式：cluster replicate node_id   //将当前节点设置为指定节点的从

首先我们先要登录到7006，这样才满足当前节点

[[email protected]01 data]# redis-cli -c -h 192.168.96.135 -p 7006

然后使用    192.168.96.135:7006> CLUSTER NODES  查看 node_id 然后复制7007的node_id

查看：
192.168.96.135:7006> CLUSTER NODES      （只复制了如下两行，也就是从7006上面我们可以看出对于的node_id就是7007的）

a06bdcef46ec7b373308019711067cf613f3cad0 192.168.96.135:7006@17006 myself,slave 509d62a47ec57b12297a6427307e916dadbf86a8 0 1508165704000 0 connected

509d62a47ec57b12297a6427307e916dadbf86a8 192.168.96.135:7007@17007 master - 0 1508165707000 7 connected
-------------------------------------------------------------------
cluster forget node_id      //移除某个节点

移出某个节点：
①主机的状态为 master 不可以移出（需要先改变状态为某个主节点的从节点）然后就可以移出
②移出从主机需要确认你当前登录的节点不是你要移出的从节点

移出刚刚的7006从节点：

192.168.96.135:7007> CLUSTER FORGET a06bdcef46ec7b373308019711067cf613f3cad0
OK
-----------------------------------------------------------------------
cluster saveconfig      //保存配置文件

192.168.96.135:7007> CLUSTER SAVECONFIG
OK

然后我们就可以在每个数据目录中看到配置数据：

[[email protected] etc]# cat /data/redis_data/7001/nodes_7001.conf

下面，我们先来模拟其中一台Master主服务器挂掉的情况，那就7004挂掉吧：

代码语言：javascript
复制
[[email protected]01 ~]# ps -ef|grep redis     //查看PID
root       2840      1  0 20:46 ?        00:00:01 redis-server 192.168.96.129:7000 [cluster]
root       2845      1  0 20:46 ?        00:00:01 redis-server 192.168.96.129:7002 [cluster]
root       2850      1  0 20:46 ?        00:00:01 redis-server 192.168.96.129:7004 [cluster]
root       2870   2531  0 20:51 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
[[email protected]01 ~]#  redis-trib.rb check 192.168.96.129:7002      //查看各个状态
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.96.129:7002)
M: 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea
M: b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f 192.168.96.129:7004
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003
   slots: (0 slots) slave
   replicates a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b
S: ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001
   slots: (0 slots) slave
   replicates b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f
M: a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.
[[email protected]01 ~]# kill 2850     //把7004干掉
[[email protected]01 ~]# ps -ef|grep redis         //只剩下7000 和7002了
root       2840      1  0 20:46 ?        00:00:02 redis-server 192.168.96.129:7000 [cluster]
root       2845      1  0 20:46 ?        00:00:02 redis-server 192.168.96.129:7002 [cluster]
root       2874   2531  0 20:52 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
[[email protected]01 ~]#  redis-trib.rb check 192.168.96.129:7002      //再看一下状态（三个主两个从 之前作为从的7001顺利的成为了主）
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.96.129:7002)
M: 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea
S: 31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003
   slots: (0 slots) slave
   replicates a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b
M: ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   0 additional replica(s)
M: a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

好，安装前面的理论，7004主节点挂掉了，那么这个时候，7004的从节点只有7001一个，肯定7001就会被选举称Master节点了。

OK。我们再来模拟 7004节点重新启动了的情况，那么它还会自动加入到集群中吗？那么，7004这个节点上充当什么角色呢？ 我们试一下：

重新启动 7004 节点：

[[email protected]01 ~]# redis-server /etc/redis_7004.conf         //再次启动
2877:C 17 Oct 20:53:11.215 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
2877:C 17 Oct 20:53:11.215 # Redis version=4.0.1, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=2877, just started
2877:C 17 Oct 20:53:11.215 # Configuration loaded
[[email protected]01 ~]#  redis-trib.rb check 192.168.96.129:7002
>>> Performing Cluster Check (using node 192.168.96.129:7002)
M: 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea 192.168.96.129:7002
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: dcb1b5d2e336812825da8a7460b7503b1bf44c81 192.168.96.135:7005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 2af0c05078876a8e0f6f956592f203fb1a58c5ea
S: b95b371907cb5522f7b18b0dc6293f36c211723f 192.168.96.129:7004
   slots: (0 slots) slave
   replicates ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e
S: 31ef6c7c92adcb92415933aa6134cbb24fe4131d 192.168.96.135:7003
   slots: (0 slots) slave
   replicates a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b
M: ff56e40e852131461a6a018289c49a2cd84cbe0e 192.168.96.135:7001
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
M: a96e1eab9eb6922078da06558849326a2c15f03b 192.168.96.129:7000
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

你看，7004节点启动起来了，它却作为了 7001 的从节点了。

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原始发表：2016/10/16，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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