Centos7下redis cluster集群(Redis401-Cluster-4Master-5Slave)虚拟机环境下载

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提取码:2ftc 下载后,用Vmware Workstaion打开,即可以正常使用
redis是一个key-value存储系统。和Memcached类似,它支持存储的value类型相对更多,包括string(字符串)、list(链表)、set(集合)、zset(sorted set –有序集合)和hash(哈希类型)。这些数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作,而且这些操作都是原子性的。在此基础上,redis支持各种不同方式的排序。与memcached一样,为了保证效率,数据都是缓存在内存中。区别的是redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件,并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。
Redis 是一个高性能的key-value数据库。 redis的出现,很大程度补偿了memcached这类key/value存储的不足,在部 分场合可以对关系数据库起到很好的补充作用。它提供了Java,C/C++,C#,PHP,JavaScript,Perl,Object-C,Python,Ruby,Erlang等客户端,使用很方便。 [1]
Redis支持主从同步。数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步,从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。存盘可以有意无意的对数据进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制,使得从数据库在任何地方同步树时,可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。同步对读取操作的可扩展性和数据冗余很有帮助。
redis的官网地址,非常好记,是redis.io。(特意查了一下,域名后缀io属于国家域名,是british Indian Ocean territory,即英属印度洋领地)
目前,Vmware在资助着redis项目的开发和维护。

一般来说,redis主从和mysql主从目的差不多,但redis主从配置很简单,主要在从节点配置文件指定主节点ip和端口,比如:slaveof 192.168.10.10 6379,然后启动主从,主从就搭建好了。redis主从中如果主节点发生故障,不会自动切换,需要借助redis的Sentinel(哨兵模式)或者keepalive来实现主的故障转移。

今天介绍下redis cluster集群模式:
redis集群是一个无中心的分布式redis存储架构,可以在多个节点之间进行数据共享,解决了redis高可用、可扩展等问题,redis集群提供了以下两个好处:
1)将数据自动切分(split)到多个节点
2)当集群中的某一个节点故障时,redis还可以继续处理客户端的请求。

一个 Redis 集群包含 16384 个哈希槽(hash slot),数据库中的每个数据都属于这16384个哈希槽中的一个。集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽。集群中的每一个节点负责处理一部分哈希槽。
集群中的主从复制
集群中的每个节点都有1个至N个复制品,其中一个为主节点,其余的为从节点,如果主节点下线了,集群就会把这个主节点的一个从节点设置为新的主节点,继续工作。这样集群就不会因为一个主节点的下线而无法正常工作。

==========从Redis3.x开始已经支持Load Balance功能了===========

Redis Cluster集群功能推出已经有一段时间了。在单机版的Redis中,每个Master之间是没有任何通信的,所以一般在Jedis客户端或者Codis这样的代理中做Pre-sharding。按照CAP理论来说,单机版的Redis属于保证CP(Consistency & Partition-Tolerancy)而牺牲A(Availability),也就说Redis能够保证所有用户看到相同的数据(一致性,因为Redis不自动冗余数据)和网络通信出问题时,暂时隔离开的子系统能继续运行(分区容忍性,因为Master之间没有直接关系,不需要通信),但是不保证某些结点故障时,所有请求都能被响应(可用性,某个Master结点挂了的话,那么它上面分片的数据就无法访问了)。

有了Cluster功能后,Redis从一个单纯的NoSQL内存数据库变成了分布式NoSQL数据库,CAP模型也从CP变成了AP。也就是说,通过自动分片和冗余数据,Redis具有了真正的分布式能力,某个结点挂了的话,因为数据在其他结点上有备份,所以其他结点顶上来就可以继续提供服务,保证了Availability。然而,也正因为这一点,Redis无法保证曾经的强一致性了。这也是CAP理论要求的,三者只能取其二。

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Redis Cluster 是Redis的集群实现,内置数据自动分片机制,集群内部将所有的key映射到16384个Slot中,集群中的每个Redis Instance负责其中的一部分的Slot的读写。集群客户端连接集群中任一Redis Instance即可发送命令,当Redis Instance收到自己不负责的Slot的请求时,会将负责请求Key所在Slot的Redis Instance地址返回给客户端,客户端收到后自动将原请求重新发往这个地址,对外部透明。一个Key到底属于哪个Slot由crc16(key) % 16384 决定。在Redis Cluster里对于负载均衡和HA相关都已经支持的相当完善了。

负载均衡(Load Balance):集群的Redis Instance之间可以迁移数据,以Slot为单位,但不是自动的,需要外部命令触发。
集群成员管理:集群的节点(Redis Instance)和节点之间两两定期交换集群内节点信息并且更新,从发送节点的角度看,这些信息包括:集群内有哪些节点,IP和PORT是什么,节点名字是什么,节点的状态(比如OK,PFAIL,FAIL,后面详述)是什么,包括节点角色(master 或者 slave)等。
关于可用性,集群由N组主从Redis Instance组成。

主可以没有从,但是没有从 意味着主宕机后主负责的Slot读写服务不可用。

一个主可以有多个从,主宕机时,某个从会被提升为主,具体哪个从被提升为主,协议类似于Raft,参见这里。如何检测主宕机?Redis Cluster采用quorum+心跳的机制。从节点的角度看,节点会定期给其他所有的节点发送Ping,cluster-node-timeout(可配置,秒级)时间内没有收到对方的回复,则单方面认为对端节点宕机,将该节点标为PFAIL状态。通过节点之间交换信息收集到quorum个节点都认为这个节点为PFAIL,则将该节点标记为FAIL,并且将其发送给其他所有节点,其他所有节点收到后立即认为该节点宕机。从这里可以看出,主宕机后,至少cluster-node-timeout时间内该主所负责的Slot的读写服务不可用。

Redis Cluster的特点如下:

  • 节点自动发现
  • slave->master选举,集群容错
  • Hot resharding:在线分片
  • 集群管理:clusterxxx
  • 基于配置(nodes-port.conf)的集群管理
  • ASK 转向/MOVED转向机制
  • 布署无需指定master
  • 可以支持超过1,000台节点的集群

======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======
redis-cluster架构图如下:

其结构特点:

  • 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。
  • 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。
  • 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。
  • 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node<->slot<->value。
  • 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。

redis cluster集群是为了降低单节点或单纯主从redis的压力,主主节点之间是不存在同步关系的,各主从之间的数据存在同步关系。有多少主节点,就会把16384个哈希槽(hash slot)平均分配到这些主节点上当往redis里写入数据时,会根据哈希算法算出这个数的哈希槽,决定它放到哪一个主节点上,然后这个主节点的从节点去自动同步。在客户端随便连接一个主节点即可,主节点之间会进行内部跳转!当取对应数据时,各节点之间会自动跳转到所取数据所在的主节点上!

1)redis cluster节点分配
假设现有有三个主节点分别是:A、 B、C ,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。

2)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A、B、C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.

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