Redis 10章——集群（cluster）

一、是什么

（1）定义

（2）官网

Redis cluster specification | Docs

（3）一图

（4）一句话

1. Redis集群是一个提供在多个Redis节点间共享数据的程序集
2. Redis集群可以支持多个master

二、能干嘛

1. Redis集群支持多个master，每个master又可以挂载多个slave
   1. 读写分离
   2. 支持数据的高可用
   3. 支持海量数据的读写存储操作
2. 由于Cluster自带Sentinel的故障转移机制，内置了高可用的支持，无需再去使用哨兵功能
3. 客户端与Redis的节点连接，不再需要连接集群中所有的节点，只需要任意连接集群中的一个可用节点即可
4. 槽点slot负责分配到各个物理服务节点，由对应的集群来负责维护节点、插槽和数据之间的关系

三、集群算法—分片—槽位slot

（1）官网出处

（2）redis集群的槽位slot

（3）Redis集群的数据分片

（4）它俩的优势

（5）slot槽位映射，一般业界有3种解决方案

3.5.1哈希取余分区

3.5.2一致性哈希算法分区

（1）是什么

（2）能干嘛

1. 提出一致性Hash解决方案
2. 目的是当服务器个数发生变动时
3. 尽量减少影响客户端到服务器的映射关系

（3）3大步骤

1. 算法一致性构建哈希环
2. redis服务器IP节点映射
3. key落到服务器的落键规则

（4）优点

1. 一致性哈希算法的容错性
2. 一致性哈希算法的扩展性

（5）缺点

一致性哈希算法的数据倾斜问题

（6）小总结

3.5.3哈希槽分区

1. 是什么
2. 哈希槽计算

（6）经典面试题：为什么𝑅𝑒𝑑𝑖𝑠集群的最大槽数是16384个？

3.6.1为什么redis集群的最大槽数是16384个？

3.6.2说明1

3.6.3说明2

3.6.4计算理论

3.6.5不保证强一致性

redis集群不保证强一致性，这意味着在特定的条件下，Redis集群可能会丢掉一些被系统收到的写入请求命令

四、集群环境案例步骤

（1）3主3从redis集群配置

4.1.1找3台真实虚拟机，各自新建

mkdir -p /myredis/cluster

注意：现在这个文件在/（即根目录下） 

4.1.2新建6个独立的redis实例服务

（1）IP： 192.168.200.130 + 端口6381/6382

1. vim /myredis/cluster/redisCluster6381.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6381
   logfile "/myredis/cluster/cluster6381.log"
   pidfile /myredis/cluster6381.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6381.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6381.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6381.conf
   cluster-node-timeout 5000

2. vim /myredis/cluster/redisCluster6382.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6382
   logfile "/myredis/cluster/cluster6382.log"
   pidfile /myredis/cluster6382.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6382.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6382.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6382.conf
   cluster-node-timeout 5000

（2）IP：192.168.0.100 + 端口6383/6384

1. vim /myredis/cluster/redisCluster6383.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6383
   logfile "/myredis/cluster/cluster6383.log"
   pidfile /myredis/cluster6383.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6383.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6383.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
   
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6383.conf
   cluster-node-timeout 5000

2. vim /myredis/cluster/redisCluster6384.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6384
   logfile "/myredis/cluster/cluster6384.log"
   pidfile /myredis/cluster6384.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6384.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6384.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6384.conf
   cluster-node-timeout 5000

（3）IP：192.168.0.100 + 端口6385/6386

1. vim /myredis/cluster/redisCluster6385.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6385
   logfile "/myredis/cluster/cluster6385.log"
   pidfile /myredis/cluster6385.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6385.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6385.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6385.conf
   cluster-node-timeout 5000

2. vim /myredis/cluster/redisCluster6386.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6386
   logfile "/myredis/cluster/cluster6386.log"
   pidfile /myredis/cluster6386.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6386.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6386.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6386.conf
   cluster-node-timeout 5000

（4）启动6台redis主机实例

1. 上面三台机器的配置（后两个操作一样）：
2. 启动如下图：

4.1.3通过redis-cli命令为6台机器构建集群关系

1. 构建主从关系命令（只要一台机器使用该命令即可）

   redis-cli -a 111111 --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.200.130:6381 192.168.200.130:6382 192.168.200.131:6383 192.168.200.131:6384 192.168.200.132:6385 192.168.200.132:6386

2. 注意：提示信息一定要输入yes，而不是y
3. 集群连接成功就一定会产生nodes文件
4. 一切OK的话，三从三主搞定

4.1.4链接进入6381作为切入点，查看并检验集群状态

注意：

cluster nodes       // 查看集群的主从关系

cluster info        // 查看集群信息     

info replication    // 查看主从

（2）3主3从redis集群读写

4.2.1对6381新增两个key，看看效果如何

4.2.2为什么报错

4.2.3如何解决

4.2.4查看集群信息

4.2.5查看某个key该属于对应的槽位值CLUSTER KEYSLOT 键名称

（3）主从容错切换迁移案例

4.3.1容错切换迁移

（1）主6381和从机切换，先停止主机6381

1. 6381主机停了，对应的真实从机上位
2. 6381作为1号主机分配的从机以实际情况为准，具体是几号机器就是几号机器

（2）再次查看集群信息，本次6381主6384从

（3）停止主机6381，再次查看集群信息

6384成功上位并正常使用

（4）随后，6381原来的主机回来了，是否会上位？

恢复前：

恢复后：

说明：6381不会上位并以从节点形式回归

4.3.2集群不保证数据一致性100%OK，一定会有数据丢失的情况

Redis集群不保证强一致性这意味着在特定的条件下，Redis集群可能会丢掉一些被系统收到的写入请求命令

4.3.3手动故障转移 or 节点从属调整该如何处理

（1）上面一换后6381和6384主从关系对调了，和原始设计图不一样了，该如何

（2）重新登陆6381机器

（3）常用命令

CLUSTER FAILOVER   // 让谁上位 就在谁的端口号下执行这个命令

（4）主从扩容案例

4.4.1新建6387、6388两个服务实例配置文件+新建后启动

IP：192.168.200.132+端口6387/端口6388

1. vim /myredis/cluster/redisCluster6387.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6387
   logfile "/myredis/cluster/cluster6387.log"
   pidfile /myredis/cluster6387.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6387.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6387.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
   
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6387.conf
   cluster-node-timeout 5000

2. vim /myredis/cluster/redisCluster6388.conf

   bind 0.0.0.0
   daemonize yes
   protected-mode no
   port 6388
   logfile "/myredis/cluster/cluster6388.log"
   pidfile /myredis/cluster6388.pid
   dir /myredis/cluster
   dbfilename dump6388.rdb
   appendonly yes
   appendfilename "appendonly6388.aof"
   requirepass 111111
   masterauth 111111
    
   cluster-enabled yes
   cluster-config-file nodes-6388.conf
   cluster-node-timeout 5000

4.4.2启动87/88两个新的节点实例，此时他们自己都是master

1. redis-server /myredis/cluster/redisCluster6387.conf
2. redis-server /myredis/cluster/redisCluster6388.conf

4.4.3将新增的6387节点(空槽位)作为master节点加入集群

注意：引路人可以是集群中任意一个存在的节点

4.4.4检查集群情况第一次

redis-cli -a 111111 --cluster check 192.168.200.130:6381

4.4.5重新分派槽位

redis-cli -a 111111 --cluster reshard 192.168.200.130:6381

 

what is the receiving node ID？填6387的id

4.4.6检查集群情况第二次

4.4.7槽位分派说明

4.4.8为主节点6387分配从节点6388

redis-cli -a 111111 --cluster add-node 192.168.200.132:6388 192.168.200.132:6387 --cluster-slave --cluster-master-id 这里填6387的id

4.4.9检查集群情况第三次

（5）主从缩容案例

4.5.1目的：6387和6388下线

4.5.2检查集群情况第一次，先获得从节点6388的节点ID

redis-cli -a 密码 --cluster check 192.168.200.132:6388

4.5.3从集群中将4号从节点6388删除

redis-cli -a 密码 --cluster del-node ip:从机端口 从机6388节点ID

 

4.5.4将6387的槽号情况，重新分配，本例将清出来的槽号都给6381

redis-cli -a 111111 --cluster reshard 192.168.200.130:6381

 

4.5.5检查集群情况第二次

4.5.6将6387删除

redis-cli -a 密码 --cluster del-node ip:端口 6387节点ID

4.5.7检查集群情况第三次，6387/6388被彻底去除

五、集群常用操作命令和CRC16算法分析

（1）不在同一个slot槽位下的多键操作支持不好

（2）Redis集群有16384个哈希槽，每个key通过CRC16检验后对16384取模来决定放置哪个槽，集群的每个节点负责一部分hash槽

（3）常用命令

5.3.1集群是否完整才能对外提供服务

5.3.2CLUSTER COOUNTKEYSINSLOT槽位数字编号

5.3.3CLUSTER KEYSLOT 键名称