0.1

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决

    ●海量数据存储问题

    ●高并发写的问题

使用分片集群可以解决上述问题，如图:

  

分片集群特征：

    ●集群中有多个master，每个master保存不同数据

    ●每个master都可以有多个slave节点

    ●master之间通过ping监测彼此健康状态

    ●客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点

0.2 散列插槽

Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽（hash slot）上，查看集群信息时就能看到：

  

数据key不是与节点绑定，而是与插槽绑定。redis会根据key的有效部分计算插槽值，分两种情况：

    ●key中包含"{}"，且“{}”中至少包含1个字符，“{}”中的部分是有效部分

    ●key中不包含“{}”，整个key都是有效部分

例如：key是num，那么就根据num计算，如果是{itcast}num，则根据itcast计算。计算方式是利用CRC16算法得到一个hash值，然后对16384取余，得到的结果就是slot值。

  

如图，在7001这个节点执行set a 1时，对a做hash运算，对16384取余，得到的结果是15495，因此要存储到103节点。
到了7003后，执行get num时，对num做hash运算，对16384取余，得到的结果是2765，因此需要切换到7001节点。

小结

Redis如何判断某个key应该在哪个实例？

    ●将16384个插槽分配到不同的实例

    ●根据key的有效部分计算哈希值，对16384取余

    ●余数作为插槽，寻找插槽所在实例即可

如何将同一类数据固定的保存在同一个Redis实例？

    ●这一类数据使用相同的有效部分，例如key都以{typeId}为前缀

0.3 集群伸缩

redis-cli --cluster提供了很多操作集群的命令，可以通过下面方式查看：

  

比如，添加节点的命令：


  

0.3.1 需求分析

需求：向集群中添加一个新的master节点，并向其中存储 num = 10

    ●启动一个新的redis实例，端口为7004

    ●添加7004到之前的集群，并作为一个master节点

    ●给7004节点分配插槽，使得num这个key可以存储到7004实例

这里需要两个新的功能：

    ●添加一个节点到集群中

    ●将部分插槽分配到新插槽

0.3.1 创建新的 Redis 实例

创建一个文件夹：

mkdir 7004

拷贝配置文件：

cp redis.conf /7004

修改配置文件：

sed /s/6379/7004/g 7004/redis.conf

启动

redis-server 7004/redis.conf

0.3.3 添加新节点到 Redis

添加节点的语法如下：

  

执行命令：

redis-cli --cluster add-node 192.168.150.101:7004 192.168.150.101:7001

通过命令查看集群状态：

redis-cli -p 7001 cluster nodes

如图，7004加入了集群，并且默认是一个master节点：

  
但是，可以看到7004节点的插槽数量为0，因此没有任何数据可以存储到7004上

0.3.4 转移插槽

我们要将num存储到7004节点，因此需要先看看num的插槽是多少：

  
如上图所示，num的插槽为2765.

我们可以将0~3000的插槽从7001转移到7004，命令格式如下：

  

具体命令如下：
建立连接：

  

得到下面的反馈：

  
询问要移动多少个插槽，我们计划是3000个：
新的问题来了：

  
那个node来接收这些插槽？？
显然是7004，那么7004节点的id是多少呢？

  
复制这个id，然后拷贝到刚才的控制台后：

  
这里询问，你的插槽是从哪里移动过来的？

    ●all：代表全部，也就是三个节点各转移一部分

    ●具体的id：目标节点的id

    ●done：没有了

这里我们要从7001获取，因此填写7001的id：

  
填完后，点击done，这样插槽转移就准备好了：

  
确认要转移吗？输入yes：
然后，通过命令查看结果：

  
可以看到：

  
目的达成。

0.4 故障转移

集群初识状态是这样的：

  
其中7001、7002、7003都是master，我们计划让7002宕机。

0.4.1 自动故障转移

当集群中有一个master宕机会发生什么呢？
直接停止一个redis实例，例如7002：

redis-cli -p 7002 shutdown

1）首先是该实例与其它实例失去连接
2）然后是疑似宕机：

  
3）最后是确定下线，自动提升一个slave为新的master：

  
4）当7002再次启动，就会变为一个slave节点了：

  

0.4.2 生动故障转移

利用cluster failover命令可以手动让集群中的某个master宕机，切换到执行cluster failover命令的这个slave节点，实现无感知的数据迁移。其流程如下：

  
这种failover命令可以指定三种模式：

    ●缺省：默认的流程，如图1~6歩

    ●force：省略了对offset的一致性校验

    ●takeover：直接执行第5歩，忽略数据一致性、忽略master状态和其它master的意见

案例需求：在7002这个slave节点执行手动故障转移，重新夺回master地位
步骤如下：
1）利用redis-cli连接7002这个节点
2）执行cluster failover命令
如图：

  
效果：

  

0.5 RedisTemplate访问分片集群

RedisTemplate底层同样基于lettuce实现了分片集群的支持，而使用的步骤与哨兵模式基本一致：
1）引入redis的starter依赖
2）配置分片集群地址
3）配置读写分离
与哨兵模式相比，其中只有分片集群的配置方式略有差异，如下：

spring:
    redis:
        cluster:
            nodes:
                - 192.168.150.101:7001
                - 192.168.150.101:7002
                - 192.168.150.101:7003
                - 192.168.150.101:8001
                - 192.168.150.101:8002
                - 192.168.150.101:8003

1. 集群架构

分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的分片集群，包含3个master节点，每个master包含一个slave节点，结构如下：

  

这里我们会在同一台虚拟机中开启6个redis实例，模拟分片集群，信息如下：

2. 准备实例和配置

删除之前的7001、7002、7003这几个目录，重新创建出7001、7002、7003、8001、8002、8003目录：

# 进入/tmp目录
cd /tmp
# 删除旧的，避免配置干扰
rm -rf 7001 7002 7003
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003

在/tmp下准备一个新的redis.conf文件，内容如下：

port 6379
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /tmp/6379/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /tmp/6379
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 192.168.150.101
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 1
# 日志
logfile /tmp/6379/run.log

将这个文件拷贝到每个目录下：

# 进入/tmp目录
cd /tmp
# 执行拷贝
echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf

修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录一致：

# 进入/tmp目录
cd /tmp
# 修改配置文件
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf

3. 启动

因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：

# 进入/tmp目录
cd /tmp
# 一键启动所有服务
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf

通过ps查看状态：

ps -ef | grep redis

发现服务都已经正常启动：
图（TODO）

如果要关闭所有进程，可以执行命令：

ps -ef | grep redis | awk '{print $2}' | xargs kill

或者（推荐这种方式）：

printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown

4. 创建集群

虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。
我们需要执行命令来创建集群，在Redis5.0之前创建集群比较麻烦，5.0之后集群管理命令都集成到了redis-cli中。
1）Redis5.0之前
Redis5.0之前集群命令都是用redis安装包下的src/redis-trib.rb来实现的。因为redis-trib.rb是有ruby语言编写的所以需要安装ruby环境。

# 安装依赖
yum -y install zlib ruby rubygems
gem install redis

然后通过命令来管理集群：

# 进入redis的src目录
cd /tmp/redis-6.2.4/src
# 创建集群
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.150.101:7001 192.168.150.101:7002 192.168.150.101:7003 192.168.150.101:8001 192.168.150.101:8002 192.168.150.101:8003

2）Redis5.0以后

我们使用的是Redis6.2.4版本，集群管理以及集成到了redis-cli中，格式如下：

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.150.101:7001 192.168.150.101:7002 192.168.150.101:7003 192.168.150.101:8001 192.168.150.101:8002 192.168.150.101:8003

命令说明：

    ●redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb：代表集群操作命令

    ●create：代表是创建集群

    ●--replicas 1或者--cluster-replicas 1 ：指定集群中每个master的副本个数为1，此时节点总数 ÷ (replicas + 1) 得到的就是master的数量。因此节点列表中的前n个就是master，其它节点都是slave节点，随机分配到不同master

运行后的样子：

  

这里输入yes，则集群开始创建：

  

通过命令可以查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes

  

5. 测试

尝试连接7001节点，存储一个数据：

# 连接
redis-cli -p 7001
# 存储数据
set num 123
# 读取数据
get num
# 再次存储
set a 1

结果悲剧了：

  

集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以：
redis-cli -c -p 7001
这次可以了。

免责申明：

本文系转载，版权归原作者所有，如若侵权请联系我们进行删除！

《数据治理行业实践白皮书》下载地址：https://fs80.cn/4w2atu

《数栈V6.0产品白皮书》下载地址：https://fs80.cn/cw0iw1

想了解或咨询更多有关袋鼠云大数据产品、行业解决方案、客户案例的朋友，浏览袋鼠云官网：https://www.dtstack.com/?src=bbs

同时，欢迎对大数据开源项目有兴趣的同学加入「袋鼠云开源框架钉钉技术群」，交流最新开源技术信息，群号码：30537511，项目地址：https://github.com/DTStack