Redis 集群模式

概述

Redis 在 3.0 之后开始支持 Cluster（集群）模式，特点如下：

• 支持节点的自动发现：可向集群动态添加节点，并自动融入
• 支持 slave-master 选举和容错：多个 master 宕机后，选举出新的 master 继续工作
• 在线分片：当有新的节点加入时，为新节点分配 slot 空间，从其他节点处获取，并携带数据

搭建

以 Ubuntu 18.04.5，redis-7.0.4 为例，要想让集群正常运作至少需要三个 master 节点，为了高可用，每个 master 节点至少要有一个 slave 节点，这里以一台机器的六个端口作演示，分别是 7000、7001、7002、7003、7004、7005

创建多个 redis 配置文件（以其中一个为例，区别在于端口号和部分配置文件命名）

# 开启远程连接
bind * -::*
# 配置端口号,每个配置文件分别配置 7001/.../7005
port 7000
# 启用守护进程
daemonize yes
# 进程配置文件名,redis_7000/.../redis_7005
pidfile "/var/run/redis_7000.pid"
# rdb文件名,dump-7000/.../dump-7005
dbfilename dump-7000.rdb
# 开启 AOF 持久化
appendonly yes  
# aof文件名,appendonly-7000/./appendonly-7005
appendfilename "appendonly-7000.aof"
# 开启集群模式
cluster-enabled yes
# 节点配置文件名，nodes-7000/.../nodes-7005
cluster-config-file nodes-7000.conf
# 节点超时时间
cluster-node-timeout 15000

创建 7000-7005 文件夹，把对应的配置文件放进去

指定不同配置文件启动六个节点，例如

./redis-server 7000/redis.conf

将六个节点组合成集群，在组合之前，请确保以下条件：

• 所有节点正常启动后
• nodes-xxx.conf 文件都正常生成
• 如果有开启防火墙，放行 7000-7005、17000-17005 端口，前者用于客户端通信，后者用于集群间通信

# redis会自动规划集群部署,例如这里会以前三个为主节点,后三个分别作从节点
redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005

使用 redis-cli --cluster check 命令来查看节点信息

# 后面的ip:port使用集群任一节点即可
redis-cli --cluster check 127.0.0.1:7000

也可以通过 redis-cli 连接任一节点，使用如下命令查看节点信息

# 使用普通方式登录,存储数据时可能会出现MOVED重定向操作,所以应该加上-c以集群方式登录
redis-cli -c -p 7000
# 查看节点所在集群信息
cluster nodes

一般使用 cluster nodes 命令，信息更详细

以 7000 为例，讲解每项的含义：

• id：28df8f39d35ad2ddaeddad2ef0b11c77f381a26a，节点 ID，这个值在节点启动时创建，作为唯一标识
• ip:port：127.0.0.1:7000@17000，节点的通信地址
• flags：myself,master：逗号分割的标记位，可能的值及含义如下：
  • myself：当前连接的节点
  • master：节点是 master
  • slave: 节点是 slave
  • fail?：当前节点无法联系，但逻辑上是可达的（非 FAIL 状态）
  • fail：节点处于 FAIL 状态.，大部分节点都无法与其取得联系，则会将该节点由 PFAIL 状态升级为 FAIL 状态
  • handshake：还未取得信任的节点，当前正在与其进行握手
  • noaddr：没有地址的节点（No address known for this node）
  • noflags：连个标记都没有（No flags at all）
• master：28df8f39d35ad2ddaeddad2ef0b11c77f381a26a，这里是 7004 节点的信息，因为该节点是 slave 节点，所以会列出所属 master 节点的 ID，也就是 7000
• ping-sent：-0，最近一次发送 ping 的时间，这个时间是一个 unix 毫秒时间戳，0 代表没有发送过
• pong-recv：1661445823000，最近一次收到pong的时间，使用 unix 时间戳表示
• config-epoch：1，节点的 epoch 值（如果该节点是从节点，则为其主节点的 epoch 值），每当节点发生失败切换时，都会创建一个新的且递增的 epoch 值，如果多个节点竞争同一个哈希槽，epoch 值更高的节点更容易抢夺到
• link-state：connected，集群总线使用的链接的状态，我们使用这个链接与集群中其他节点进行通信，值可以是 connected 或 disconnected
• slot：0-5460，哈希槽值或者一个哈希槽范围，有关哈希槽值的内容在下面讲解

哈希槽（slot）

Redis 集群把把所有的物理节点（向外提供服务的 master）映射到 [0 - 16383] slot 上，即所有 master 均分 16384 大小的 slot 空间，每个 master 占有一定的 slot 空间

当存储数据时，首先会对 key 使用 CRC16 算法进行加密，将得到的值 mod 16384，这样一来 key 的值始终在 0-16383 之间，Redis 则根据 key 值将其放入对应范围的节点，比如算出来的 key 值是 3000，7000 节点的 slot 空间是 [0 - 5460]，那么就会放到 7000 节点，平均集群的压力

同理，当获取数据时，也会对 Key 进行同样的计算，根据得到的值去对应的节点获取数据

注意：slot 不是值集群所能存储数据的容量，16384 也并不是说只能存 16384 个键，它仅仅表示每个节点的一个存储范围，key 值落到那个范围，就找对应范围的节点服务

以之前搭建的集群为例，客户端连接 7000 节点，存储一个测试数据，Redis 会自动计算 Key 值，如果计算结果在 7001 节点的范围，则重定向到 7001 节点存储

获取值也是同理

其他命令

向集群动态添加主节点，先启动 7006 服务，再执行以下命令：

# redis-cli --cluster add-node [新加入节点] [原始集群中任意节点]
redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:7006 127.0.0.1:7000

向集群动态添加从节点，先启动 7007 服务，再执行以下命令：

# redis-cli --cluster add-node --cluster-slave [--master-id master节点id] [新加入节点] [原始集群中任意节点]
# 如果没有指定主节点,redis会随机给副本数少的主节点添加当前副本节点
redis-cli --cluster add-node --cluster-slave 127.0.0.1:7007 127.0.0.1:7000

这个时候我们查看集群状态，会发现新添加的 7006 节点没有分配 slot

没有 slot 是不能处理数据的，所以需要重新分配集群 slot

# redis-cli --cluster reshard [原始集群中任意节点] --cluster-from [源slot节点id,多个id用逗号分隔] --cluster-to [接收slot节点id] --cluster-slots [分配slot大小]
redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:7000 --cluster-from 28df8f39d35ad2ddaeddad2ef0b11c77f381a26a --cluster-to a8e9320b93498f2dcdc689e61ffec73f79d3a6d6 --cluster-slots 1024

删除节点

# redis-cli --cluster del-node [集群中任意节点] [删除节点id]
redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:7000 ac949f85aa8becb811d1f0a46d18f41075e63051