Redis集群的相關(guān)詳解-創(chuàng)新互聯(lián)

注意！要求使用的都是redis3.0以上的版本，因?yàn)?.0以上增加了redis集群的功能。

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1.redis介紹

1.1什么是redis

Redis是用C語(yǔ)言開發(fā)的一個(gè)開源的高性能鍵值對(duì)(key-value)的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)多種鍵值數(shù)據(jù)類型來(lái)適應(yīng)不同場(chǎng)景下的存儲(chǔ)需求，目前支持的鍵值數(shù)據(jù)類型有：
字符串，散列，列表，集合，有序集合

2.2應(yīng)用場(chǎng)景

緩存（數(shù)據(jù)查詢、短連接、新聞內(nèi)容、商品內(nèi)容等等）。（最多使用）
分布式集群架構(gòu)中的session分離。
聊天室的在線好友列表。
任務(wù)隊(duì)列。（秒殺、搶購(gòu)、12306等等）
應(yīng)用排行榜。
網(wǎng)站訪問(wèn)統(tǒng)計(jì)。
數(shù)據(jù)過(guò)期處理（可以精確到毫秒）

2.Redis集群的介紹

2.1Redis集群的架構(gòu)

Redis 集群中內(nèi)置了 16384 個(gè)哈希槽，redis-cluster把所有的物理節(jié)點(diǎn)映射到[0-16383]slot上,cluster 負(fù)責(zé)維護(hù)。當(dāng)需要在 Redis 集群中放置一個(gè) key-value 時(shí)，redis 先對(duì) key 使用 crc16 算法算出一個(gè)結(jié)果，然后把結(jié)果對(duì) 16384 求余數(shù)，這樣每個(gè) key 都會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)編號(hào)在 0-16383 之間的哈希槽，redis 會(huì)根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)量大致均等的將哈希槽映射到不同的節(jié)點(diǎn)

2.2 Redis集群的特點(diǎn)

當(dāng)Redis集群?jiǎn)?dòng)后，就自動(dòng)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)間做好分片，同時(shí)提供了分片之間的可用性：即當(dāng)一部分redis節(jié)點(diǎn)故障或者網(wǎng)絡(luò)中斷后，集群還有從節(jié)點(diǎn)可以替代主節(jié)點(diǎn)繼續(xù)工作，但如果大面積的節(jié)點(diǎn)故障，那集群就不可用了。
Redis集群提供了：
自動(dòng)將16384個(gè)數(shù)據(jù)槽點(diǎn)切分到多個(gè)Redis節(jié)點(diǎn)中
當(dāng)一部分節(jié)點(diǎn)故障或不可達(dá)，集群依然能繼續(xù)工作

2.3 Redis集群的TCP端口

集群的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需要建立兩個(gè)TCP連接，監(jiān)聽這兩個(gè)端口：
客戶端端口（一般是6379）：需要對(duì)所有客戶端和集群節(jié)點(diǎn)開放，用于接收客戶端指令，且集群節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)該端口向客戶端轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)。
集群總線端口（一般是6379+10000）：只需要對(duì)集群中的所有節(jié)點(diǎn)開放，用于節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)二進(jìn)制協(xié)議通信。各節(jié)點(diǎn)通過(guò)集群總線檢測(cè)故障節(jié)點(diǎn)，更新配置等，而客戶端是不能使用該端口的。

2.4 Redis集群數(shù)據(jù)的分片

Redis集群使用的是哈希槽，有16384個(gè)哈希槽，決定一個(gè)key分配到哪個(gè)槽的算法：計(jì)算該key的CRC16,結(jié)果再模16384.
集群中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一部分哈希槽，比如集群中有３個(gè)節(jié)點(diǎn)，則：

1. 節(jié)點(diǎn)Ａ存儲(chǔ)的哈希槽范圍是：0 – 5500
2. 節(jié)點(diǎn)Ｂ存儲(chǔ)的哈希槽范圍是：5501 – 11000
3. 節(jié)點(diǎn)Ｃ存儲(chǔ)的哈希槽范圍是：11001 – 16384

這樣的分布方式方便節(jié)點(diǎn)的添加和刪除。比如，需要新增一個(gè)節(jié)點(diǎn)Ｄ，只需要把Ａ、Ｂ、Ｃ中的部分哈希槽數(shù)據(jù)移到Ｄ節(jié)點(diǎn)。同樣，如果希望在集群中刪除Ａ節(jié)點(diǎn)，只需要把Ａ節(jié)點(diǎn)的哈希槽的數(shù)據(jù)移到Ｂ和Ｃ節(jié)點(diǎn)，當(dāng)Ａ節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)全部被移走后，Ａ節(jié)點(diǎn)就可以完全從集群中刪除。

因?yàn)榘压２蹚囊粋€(gè)節(jié)點(diǎn)移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)是不需要停機(jī)的，所以，增加或刪除節(jié)點(diǎn)，或更改節(jié)點(diǎn)上的哈希槽，也是不需要停機(jī)的。

如果多個(gè)key都屬于一個(gè)哈希槽，集群支持通過(guò)一個(gè)命令（或事務(wù), 或lua腳本）同時(shí)操作這些key。通過(guò)“哈希標(biāo)簽”的概念，用戶可以讓多個(gè)key分配到同一個(gè)哈希槽。如果key含有大括號(hào)”{}”,則只有大括號(hào)中的字符串會(huì)參與哈希，比如”this{foo}”和”another{foo}”這２個(gè)key會(huì)分配到同一個(gè)哈希槽，所以可以在一個(gè)命令中同時(shí)操作他們。

2.5 Redis集群的主從模式

每個(gè)哈希槽都有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)。
舉例：如果有六個(gè)節(jié)點(diǎn)，則分A,B,C三個(gè)為主節(jié)點(diǎn)，A1,B1,C1三個(gè)為對(duì)應(yīng)的從節(jié)點(diǎn)，當(dāng)A發(fā)生故障后，集群會(huì)提升A1為主節(jié)點(diǎn)，A1會(huì)繼承A節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，其實(shí)A1就相當(dāng)于A的一個(gè)副本，讓集群繼續(xù)工作。

2.5.1 redis-cluster投票:容錯(cuò)

(1)投票過(guò)程是集群中所有主節(jié)點(diǎn)參與,如果半數(shù)以上主節(jié)點(diǎn)與故障主節(jié)點(diǎn)通信超過(guò)(cluster-node-timeout),認(rèn)為當(dāng)前該主節(jié)點(diǎn)掛掉.
(2):什么時(shí)候整個(gè)集群不可用(cluster_state:fail)?
a:如果集群任意主節(jié)點(diǎn)掛掉,且沒(méi)有從節(jié)點(diǎn).集群進(jìn)入fail狀態(tài),也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完成時(shí)進(jìn)入fail狀態(tài).
b:如果集群超過(guò)半數(shù)以上主節(jié)點(diǎn)掛掉，無(wú)論是否有從節(jié)點(diǎn)，集群都進(jìn)入fail狀態(tài).
ps:當(dāng)集群不可用時(shí),所有對(duì)集群的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)錯(cuò)誤。

2.6 Redis集群的一致性保證

Redis集群不能保證強(qiáng)一致性。一些已經(jīng)向客戶端確認(rèn)寫成功的操作，會(huì)在某些不確定的情況下丟失。

產(chǎn)生寫操作丟失的第一個(gè)原因，是因?yàn)橹鲝墓?jié)點(diǎn)之間使用了異步的方式來(lái)同步數(shù)據(jù)。

一個(gè)寫操作是這樣一個(gè)流程：

1. 1)客戶端向主節(jié)點(diǎn)B發(fā)起寫的操作
2. 2)主節(jié)點(diǎn)B回應(yīng)客戶端寫操作成功
3. 3)主節(jié)點(diǎn)B向它的從節(jié)點(diǎn)B1,B2,B3同步該寫操作

從上面的流程可以看出來(lái)，主節(jié)點(diǎn)B并沒(méi)有等從節(jié)點(diǎn)B1,B2,B3寫完之后再回復(fù)客戶端這次操作的結(jié)果。所以，如果主節(jié)點(diǎn)B在通知客戶端寫操作成功之后，但同步給從節(jié)點(diǎn)之前，主節(jié)點(diǎn)Ｂ故障了，其中一個(gè)沒(méi)有收到該寫操作的從節(jié)點(diǎn)會(huì)晉升成主節(jié)點(diǎn)，該寫操作就這樣永遠(yuǎn)丟失了。

節(jié)點(diǎn)超時(shí)（node timeout）：對(duì)集群來(lái)說(shuō)非常重要，當(dāng)達(dá)到了這個(gè)節(jié)點(diǎn)超時(shí)的時(shí)間之后，主節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為已經(jīng)宕機(jī)，可以用它的一個(gè)從節(jié)點(diǎn)來(lái)代替。同樣，在節(jié)點(diǎn)超時(shí)時(shí)，如果主節(jié)點(diǎn)依然不能聯(lián)系到其他主節(jié)點(diǎn)，它將進(jìn)入錯(cuò)誤狀態(tài)，不再接受寫操作。

2.7 Redis集群的參數(shù)配置

在redis.conf中的一些參數(shù)說(shuō)明：

cluster-enabled <yes/no>:
如果配置”yes”則開啟集群功能，此redis實(shí)例作為集群的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，否則，它是一個(gè)普通的單一的redis實(shí)例。

cluster-config-file :
注意：雖然此配置的名字叫“集群配置文件”，但是此配置文件不能人工編輯，它是集群節(jié)點(diǎn)自動(dòng)維護(hù)的文件，主要用于記錄集群中有哪些節(jié)點(diǎn)、他們的狀態(tài)以及一些持久化參數(shù)等，方便在重啟時(shí)恢復(fù)這些狀態(tài)。通常是在收到請(qǐng)求之后這個(gè)文件就會(huì)被更新。

cluster-node-timeout :
這是集群中的節(jié)點(diǎn)能夠失聯(lián)的大時(shí)間，超過(guò)這個(gè)時(shí)間，該節(jié)點(diǎn)就會(huì)被認(rèn)為故障。如果主節(jié)點(diǎn)超過(guò)這個(gè)時(shí)間還是不可達(dá)，則用它的從節(jié)點(diǎn)將啟動(dòng)故障遷移，升級(jí)成主節(jié)點(diǎn)。注意，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)在這個(gè)時(shí)間之內(nèi)如果還是沒(méi)有連上大部分的主節(jié)點(diǎn)，則此節(jié)點(diǎn)將停止接收任何請(qǐng)求。

cluster-slave-validity-factor :
如果設(shè)置成０，則無(wú)論從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)失聯(lián)多久，從節(jié)點(diǎn)都會(huì)嘗試升級(jí)成主節(jié)點(diǎn)。如果設(shè)置成正數(shù)，則cluster-node-timeout乘以cluster-slave-validity-factor得到的時(shí)間，是從節(jié)點(diǎn)與主節(jié)點(diǎn)失聯(lián)后，此從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)有效的最長(zhǎng)時(shí)間，超過(guò)這個(gè)時(shí)間，從節(jié)點(diǎn)不會(huì)啟動(dòng)故障遷移。假設(shè)cluster-node-timeout=5，cluster-slave-validity-factor=10，則如果從節(jié)點(diǎn)跟主節(jié)點(diǎn)失聯(lián)超過(guò)50秒，此從節(jié)點(diǎn)不能成為主節(jié)點(diǎn)。注意，如果此參數(shù)配置為非0，將可能出現(xiàn)由于某主節(jié)點(diǎn)失聯(lián)卻沒(méi)有從節(jié)點(diǎn)能頂上的情況，從而導(dǎo)致集群不能正常工作，在這種情況下，只有等到原來(lái)的主節(jié)點(diǎn)重新回歸到集群，集群才恢復(fù)運(yùn)作。

cluster-migration-barrier
:主節(jié)點(diǎn)需要的最小從節(jié)點(diǎn)數(shù)，只有達(dá)到這個(gè)數(shù)，主節(jié)點(diǎn)失敗時(shí)，它從節(jié)點(diǎn)才會(huì)進(jìn)行遷移。更詳細(xì)介紹可以看本教程后面關(guān)于副本遷移到部分。

cluster-require-full-coverage
<yes/no>:在部分key所在的節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，如果此參數(shù)設(shè)置為”yes”(默認(rèn)值),
則整個(gè)集群停止接受操作；如果此參數(shù)設(shè)置為”no”，則集群依然為可達(dá)節(jié)點(diǎn)上的key提供讀操作。

以上所述是小編給大家介紹的Redis集群的相關(guān)詳解整合，希望對(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站的支持！

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