Redis Cluster集群的搭建与实践(1)

大家都知道 redis是一种基于内存的数据库,但单单一台服务器的内存,最大也是有限的,所以他能保存的数据也是有限的。然后怎么解决这个问题呢?

欢迎我们张同学分享出他的解决方案,redis集群搭建与实践系列,也非常感谢张同学 为我们准备这篇内容。

之前写过一个Redis哨兵模式的集群搭建以及讲解,本次将对Redis Cluster的集群方式进行讲解以及搭建。主要也是分为四个系列,第一部分Redis Cluster的设计方式,第二部分为搭建该集群方式,第三部分为该集群方式的测试以及验证,第四部分为该集群方式的常用操作。

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redis-cluster设计

从redis 3.0之后版本支持redis-cluster集群,Redis-Cluster采用无中心结构,每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。其redis-cluster架构图如下:

其结构特点:

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(不一定是平均分配),cluster 负责维护nodeslotvalue。

5、Redis集群预分好16384个桶,当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时,根据 CRC16(key) mod 16384的值,决定将一个key放到哪个桶中。

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redis cluster节点分配

现在我们是三个主节点分别是: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.

获取数据:

如果存入一个值,按照redis cluster哈希槽的算法: CRC16('key')%16384 = 6782。 那么就会把这个key 的存储分配到 B 上了。同样,当我连接(A,B,C)任何一个节点想获取'key'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

新增一个主节点:

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。

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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。

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