非关系型数据库--------------------Redis 群集模式

2024-04-06 10:20
文章标签 模式 关系 redis 数据库 群集 --------------------

本文主要是介绍非关系型数据库--------------------Redis 群集模式，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

目录

一、集群原理

二、集群的作用

（1）数据分区

（2）高可用

 Redis集群的作用和优势

三、Redis集群的数据分片

四、Redis集群的工作原理

五、搭建redis群集模式

5.1启用脚本配置集群

5.2修改集群配置

5.3启动redis节点

5.4启动集群

5.5测试群集

一、集群原理

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

集群由多个节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。集群中的节点分为主节点和从节点

只有主节点负责读写请求和集群信息的维护；从节点只进行主节点数据和状态信息的复制

Cluster模式是Redis的一种高级集群模式，它通过数据分片和分布式存储实现了负载均衡和高可用性。在Cluster模式下，Redis将所有的键值对数据分散在多个节点上。每个节点负责一部分数据，称为槽位。通过对数据的分片，Cluster模式可以突破单节点的内存限制，实现更大规模的数据存储。

二、集群的作用

（1）数据分区

数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能

集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加；

另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力。

Redis单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及；

例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

（2）高可用

集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似）；当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。

 Redis集群的作用和优势

  1. 高可用性：Redis集群可以在某个节点发生故障时，自动进行故障转移，保证服务的持续可用。
  2. 负载均衡：Redis集群可以将客户端请求分发到不同的节点上，有效地分摊节点的压力，提高系统的整体性能。
  3. 容灾恢复：通过主从复制或哨兵模式，Redis集群可以在主节点出现故障时，快速切换到从节点，实现业务的无缝切换。
  4. 数据分片：在Cluster模式下，Redis集群可以将数据分散在不同的节点上，从而突破单节点内存限制，实现更大规模的数据存储。
  5. 易于扩展：Redis集群可以根据业务需求和系统负载，动态地添加或移除节点，实现水平扩展

三、Redis集群的数据分片

  • Redis集群引入了哈希槽的概念
  • Redis集群有16384个哈希槽（编号0-16383）
  • 集群的每个节点负责一部分哈希槽

每个Key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作

以3个节点组成的集群为例

节点A包含0到5460号哈希槽
节点B包含5461到10922号哈希槽
节点C包含10923到16383号哈希槽

Redis集群的主从复制模型

集群中具有A、B、C三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。

为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用

集群功能：
既可以实现高可用，又支持读写负载均衡，且可以横向扩容，更灵活。缺点成本高！

四、Redis集群的工作原理

  • 集群有多组节点，每组节点负责一部分哈希槽。
  • 读写数据时，先针对key根据crc16的算法得出一个结果，然后把结果对 16384 取余。通过这个值去找到对应的哈希槽的节点，进行数据读写。
  • 集群每组节点内做主从复制，当主节点宕机的时候，就会启用从节点。主节点负责读写请求和集群信息的维护；从节点负责主节点数据和状态信息的复制。

五、搭建redis群集模式

redis的集群一般需要6个节点，3主3从

方便起见，这里所有节点在同一台服务器上模拟：
以端口号进行区分：3个主节点端口号：6001/6002/6003

                                对应的从节点端口号：6004/6005/6006

5.1启用脚本配置集群

[root@localhost ~]#systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]#setenforce 0
setenforce: SELinux is disabled
[root@localhost ~]#cd /etc/redis/
[root@localhost redis]#ls
6379.conf
[root@localhost redis]#mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
[root@localhost redis]#ls
6379.conf  redis-cluster
[root@localhost redis]#ls -p redis-cluster/
redis6001/  redis6002/  redis6003/  redis6004/  redis6005/  redis6006/
[root@localhost redis]#vim redis-cluster.sh
[root@localhost redis]#cat redis-cluster.sh
#!/bin/bash
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done
[root@localhost redis]#bash redis-cluster.sh
[root@localhost redis]#

for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done

5.2修改集群配置

[root@localhost ~]#cd /etc/redis/
[root@localhost redis]#ls
6379.conf  redis-cluster  redis-cluster.sh
[root@localhost redis]#cd redis-cluster/
[root@localhost redis-cluster]#ls
redis6001  redis6002  redis6003  redis6004  redis6005  redis6006
[root@localhost redis-cluster]#cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
[root@localhost redis6001]#ls
redis-cli  redis.conf  redis-server
[root@localhost redis6001]#vim redis.conf
vim redis.conf
------------------------------------
#bind 127.0.0.1							#69行，注释掉bind 项，默认监听所有网卡
protected-mode no						#88行，修改，关闭保护模式
port 6001								#92行，修改，redis监听端口，
daemonize yes							#136行，开启守护进程，以独立进程启动
cluster-enabled yes						#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000				#846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes							#699行，修改，开启AOF持久化

#开启群集功能：
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一样

修改redis6002

cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf   /etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf

修改redis6003

[root@localhost redis6002]#cd ../
[root@localhost redis-cluster]#ls
redis6001  redis6002  redis6003  redis6004  redis6005  redis6006
[root@localhost redis-cluster]#cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf   /etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf
cp：是否覆盖"/etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf"？ yes
[root@localhost redis-cluster]#cd redis6003
[root@localhost redis6003]#ls
redis-cli  redis.conf  redis-server
[root@localhost redis6003]#vim redis.conf 
[root@localhost redis6003]#

修改redis6004   可以修改前先做备份 

cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf   /etc/redis/redis-cluster/redis6004/redis.conf

修改redis6005

[root@localhost redis6004]#cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf   /etc/redis/redis-cluster/redis6005/redis.conf
cp：是否覆盖"/etc/redis/redis-cluster/redis6005/redis.conf"？ yes
[root@localhost redis6004]#vim /etc/redis/redis-cluster/redis6005/redis.conf

修改redis6006

[root@localhost redis6004]#cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf   /etc/redis/redis-cluster/redis6006/redis.conf
cp：是否覆盖"/etc/redis/redis-cluster/redis6006/redis.conf"？ yes
[root@localhost redis6004]#vim /etc/redis/redis-cluster/redis6006/redis.conf

5.3启动redis节点

分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001  #进入对应实例1目录
redis-server redis.conf  #执行启动redis实例1......

for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done

[root@localhost redis-cluster]#vim redis.sh
[root@localhost redis-cluster]#cat redis.sh
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
[root@localhost redis-cluster]#
[root@localhost redis-cluster]#bash redis.sh
52754:C 05 Apr 2024 23:14:37.775 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52754:C 05 Apr 2024 23:14:37.775 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52754, just started
52754:C 05 Apr 2024 23:14:37.775 # Configuration loaded
52756:C 05 Apr 2024 23:14:37.786 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52756:C 05 Apr 2024 23:14:37.786 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52756, just started
52756:C 05 Apr 2024 23:14:37.786 # Configuration loaded
52761:C 05 Apr 2024 23:14:37.793 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52761:C 05 Apr 2024 23:14:37.793 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52761, just started
52761:C 05 Apr 2024 23:14:37.793 # Configuration loaded
52763:C 05 Apr 2024 23:14:37.810 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52763:C 05 Apr 2024 23:14:37.810 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52763, just started
52763:C 05 Apr 2024 23:14:37.810 # Configuration loaded
52765:C 05 Apr 2024 23:14:37.835 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52765:C 05 Apr 2024 23:14:37.835 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52765, just started
52765:C 05 Apr 2024 23:14:37.835 # Configuration loaded
52773:C 05 Apr 2024 23:14:37.853 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
52773:C 05 Apr 2024 23:14:37.854 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=52773, just started
52773:C 05 Apr 2024 23:14:37.854 # Configuration loaded
[root@localhost redis-cluster]#ps -elf|grep redis
5 S root      44354      1  0  80   0 - 41826 ep_pol 14:40 ?        00:01:36 /usr/local/bin/redis-server 127.0.0.1:6379
5 S root      52755      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6001 [cluster]
5 S root      52760      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6002 [cluster]
5 S root      52762      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6003 [cluster]
5 S root      52764      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6004 [cluster]
5 S root      52772      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6005 [cluster]
5 S root      52780      1  0  80   0 - 38499 ep_pol 23:14 ?        00:00:00 redis-server *:6006 [cluster]
0 R root      52793  51689  0  80   0 - 28206 -      23:15 pts/1    00:00:00 grep --color=auto redis

5.4启动集群

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1

#六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候 需要输入 yes 才可以创建。
--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点

5.5测试群集

[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6001 -c  #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 109232) (integer) 16383  #哈希槽编号范围3) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 6003  #主节点IP和端口号3) "517b6f739d799417531be7a4da7c2b6c59bdb415"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 6005  #从节点IP和端口号3) "20858bff3d0e515ae4cc9ad80db9464079870af1"
2) 1) (integer) 02) (integer) 54603) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60013) "7ea9f4187a154227822a8bdbda1d505a60ffee18"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60063) "f8973b905a037decc67b3ba23d4045ab09ece2b9"
3) 1) (integer) 54612) (integer) 109223) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60023) "4dd33914cc8f0d243cba9c5825d04b01ec509db3"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60043) "29bf7ba9fa45ce55be3e7902b78177ca0de126c3"
127.0.0.1:6001>

[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6001 -c
127.0.0.1:6001> set name zzz
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
OK
127.0.0.1:6002> cluster keyslot name
(integer) 5798
127.0.0.1:6002> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6002> quit
[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6002 -c 
127.0.0.1:6002> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6002> get name
"zzz"
127.0.0.1:6002> quit
[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6003 -c
127.0.0.1:6003> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6003> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
"zzz"
127.0.0.1:6002> quit
[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6004 -c
127.0.0.1:6004> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
"zzz"
127.0.0.1:6002> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6002> quit
[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6005 -c
127.0.0.1:6005> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
"zzz"
127.0.0.1:6002> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6002> quit
[root@localhost redis-cluster]#redis-cli -p 6006 -c
127.0.0.1:6006> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
"zzz"
127.0.0.1:6002> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6002> quit 
[root@localhost redis-cluster]#

集群模式——Cluster
redis cluster 是一个提供高性能、高可用、数据分片、故障转移特性的分布式数据库解决方案，提供一组redis服务之间的网络接口。

  • 数据分片：redis cluster 实现了就爱那个数据自动分片，每个节点都会保存一份数据
  • 故障转移：若个某个节点发生故障，cluster会自动将其上的分片迁移个其他节点
  • 高性能：由于数据分片和网络，redis cluster提供高性能的数据操作
  • 高可能：如果单个节点挂掉了，那么redis cluster 内部会自动进行故障恢复

这篇关于非关系型数据库--------------------Redis 群集模式的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/879671。

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