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面試官：如何搭建Redis集群？

作者：磊哥
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Redis 將所有的數(shù)據(jù)分為 16384 個 slots(槽)，每個節(jié)點負(fù)責(zé)其中的一部分槽位，當(dāng)有 Redis 客戶端連接集群時，會得到一份集群的槽位配置信息，這樣它就可以直接把請求命令發(fā)送給對應(yīng)的節(jié)點進(jìn)行處理。

Redis 集群（Redis Cluster）是 Redis 3.0 版本推出的 Redis 集群方案，它將數(shù)據(jù)分布在不同的服務(wù)區(qū)上，以此來降低系統(tǒng)對單主節(jié)點的依賴，并且可以大大的提高 Redis 服務(wù)的讀寫性能。

Redis 將所有的數(shù)據(jù)分為 16384 個 slots(槽)，每個節(jié)點負(fù)責(zé)其中的一部分槽位，當(dāng)有 Redis 客戶端連接集群時，會得到一份集群的槽位配置信息，這樣它就可以直接把請求命令發(fā)送給對應(yīng)的節(jié)點進(jìn)行處理。

Redis Cluster 是無代理模式去中心化的運行模式，客戶端發(fā)送的絕大數(shù)命令會直接交給相關(guān)節(jié)點執(zhí)行，這樣大部分情況請求命令無需轉(zhuǎn)發(fā)，或僅轉(zhuǎn)發(fā)一次的情況下就能完成請求與響應(yīng)，所以集群單個節(jié)點的性能與單機 Redis 服務(wù)器的性能是非常接近的，因此在理論情況下，當(dāng)水平擴展一倍的主節(jié)點就相當(dāng)于請求處理的性能也提高了一倍，所以 Redis Cluster 的性能是非常高的。

Redis Cluster 架構(gòu)圖如下所示：

圖片圖片

搭建Redis集群

Redis Cluster 的搭建方式有兩種：

  1. 使用 Redis 源碼中提供的 create-cluster 工具快速的搭建 Redis 集群環(huán)境。
  2. 通過配置文件的方式手動搭建 Redis 集群環(huán)境。

具體實現(xiàn)如下。

1.快速搭建Redis集群

create-cluster 工具在 utils/create-cluster 目錄下，如下圖所示：

圖片圖片

使用命令 ./create-cluster start 就可以急速創(chuàng)建一個 Redis 集群，執(zhí)行如下：

$ ./create-cluster start # 創(chuàng)建集群
Starting 30001
Starting 30002
Starting 30003
Starting 30004
Starting 30005
Starting 30006

接下來我們需要把以上創(chuàng)建的 6 個節(jié)點通過 create 命令組成一個集群，執(zhí)行如下：

[@iZ2ze0nc5n41zomzyqtksmZ:create-cluster]$ ./create-cluster create # 組建集群
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica 127.0.0.1:30005 to 127.0.0.1:30001
Adding replica 127.0.0.1:30006 to 127.0.0.1:30002
Adding replica 127.0.0.1:30004 to 127.0.0.1:30003
>>> Trying to optimize slaves allocation for anti-affinity
[WARNING] Some slaves are in the same host as their master
M: 445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593 127.0.0.1:30001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50 127.0.0.1:30002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: 864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc 127.0.0.1:30003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: 64828ab44566fc5ad656e831fd33de87be1387a0 127.0.0.1:30004
   replicates 445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593
S: 0b17b00542706343583aa73149ec5ff63419f140 127.0.0.1:30005
   replicates 63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50
S: e35f06ca9b700073472d72001a39ea4dfcb541cd 127.0.0.1:30006
   replicates 864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join
.
>>> Performing Cluster Check (using node 127.0.0.1:30001)
M: 445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593 127.0.0.1:30001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: 864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc 127.0.0.1:30003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: e35f06ca9b700073472d72001a39ea4dfcb541cd 127.0.0.1:30006
   slots: (0 slots) slave
   replicates 864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc
S: 0b17b00542706343583aa73149ec5ff63419f140 127.0.0.1:30005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50
M: 63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50 127.0.0.1:30002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 64828ab44566fc5ad656e831fd33de87be1387a0 127.0.0.1:30004
   slots: (0 slots) slave
   replicates 445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

在執(zhí)行的過程中會詢問你是否通過把 30001、30002、30003 作為主節(jié)點，把 30004、30005、30006 作為它們的從節(jié)點，輸入 yes 后會執(zhí)行完成。 我們可以先使用 redis-cli 連接到集群，命令如下：

$ redis-cli -c -p 30001

在使用 nodes 命令來查看集群的節(jié)點信息，命令如下：

127.0.0.1:30001> cluster nodes
864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc 127.0.0.1:30003@40003 master - 0 1585125835078 3 connected 10923-16383
e35f06ca9b700073472d72001a39ea4dfcb541cd 127.0.0.1:30006@40006 slave 864d4dfe32e3e0b81a64cec8b393bbd26a65cbcc 0 1585125835078 6 connected
0b17b00542706343583aa73149ec5ff63419f140 127.0.0.1:30005@40005 slave 63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50 0 1585125835078 5 connected
63bb14023c0bf58926738cbf857ea304bff8eb50 127.0.0.1:30002@40002 master - 0 1585125834175 2 connected 5461-10922
445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593 127.0.0.1:30001@40001 myself,master - 0 1585125835000 1 connected 0-5460
64828ab44566fc5ad656e831fd33de87be1387a0 127.0.0.1:30004@40004 slave 445f2a86fe36d397613839d8cc1ae6702c976593 0 1585125835000 4 connected

可以看出 30001、30002、30003 都為主節(jié)點，30001 對應(yīng)的槽位是 0-5460，30002 對應(yīng)的槽位是 5461-10922，30003 對應(yīng)的槽位是 10923-16383，總共有槽位 16384 個 (0 ~ 16383)。

create-cluster 搭建的方式雖然速度很快，但是該方式搭建的集群主從節(jié)點數(shù)量固定以及槽位分配模式固定，并且安裝在同一臺服務(wù)器上，所以只能用于測試環(huán)境。

我們測試完成之后，可以使用以下命令，關(guān)閉并清理集群：

$ ./create-cluster stop # 關(guān)閉集群
Stopping 30001
Stopping 30002
Stopping 30003
Stopping 30004
Stopping 30005
Stopping 30006
$ ./create-cluster clean # 清理集群

2.手動搭建Redis集群

由于 create-cluster 本身的限制，在實際生產(chǎn)環(huán)境中我們需要使用手動添加配置的方式搭建 Redis 集群，為此我們先要把 Redis 安裝包復(fù)制到 node1 到 node6 文件中，因為我們要安裝 6 個節(jié)點，3 主 3 從，如下圖所示：

圖片圖片

圖片圖片

接下來我們進(jìn)行配置并啟動 Redis 集群。

2.1 設(shè)置配置文件

我們需要修改每個節(jié)點內(nèi)的 redis.conf 文件，設(shè)置 cluster-enabled yes 表示開啟集群模式，并且修改各自的端口，我們繼續(xù)使用 30001 到 30006，通過 port 3000X 設(shè)置。

2.2 啟動各個節(jié)點

redis.conf 配置好之后，我們就可以啟動所有的節(jié)點了，命令如下：

cd /usr/local/soft/mycluster/node1 
./src/redis-server redis.conf

2.3 創(chuàng)建集群并分配槽位

之前我們已經(jīng)啟動了 6 個節(jié)點，但這些節(jié)點都在各自的集群之內(nèi)并未互聯(lián)互通，因此接下來我們需要把這些節(jié)點串連成一個集群，并為它們指定對應(yīng)的槽位，執(zhí)行命令如下：

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:30001 127.0.0.1:30002 127.0.0.1:30003 127.0.0.1:30004 127.0.0.1:30005 127.0.0.1:30006 --cluster-replicas 1

其中 create 后面跟多個節(jié)點，表示把這些節(jié)點作為整個集群的節(jié)點，而 cluster-replicas 表示給集群中的主節(jié)點指定從節(jié)點的數(shù)量，1 表示為每個主節(jié)點設(shè)置一個從節(jié)點。

在執(zhí)行了 create 命令之后，系統(tǒng)會為我們指定節(jié)點的角色和槽位分配計劃，如下所示：

>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica 127.0.0.1:30005 to 127.0.0.1:30001
Adding replica 127.0.0.1:30006 to 127.0.0.1:30002
Adding replica 127.0.0.1:30004 to 127.0.0.1:30003
>>> Trying to optimize slaves allocation for anti-affinity
[WARNING] Some slaves are in the same host as their master
M: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30004
   replicates bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c
S: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30005
   replicates bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c
S: bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c 127.0.0.1:30006
   replicates bdd1c913f87eacbdfeabc71befd0d06c913c891c
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept):

從以上信息可以看出，Redis 打算把 30001、30002、30003 設(shè)置為主節(jié)點，并為他們分配的槽位，30001 對應(yīng)的槽位是 0-5460，30002 對應(yīng)的槽位是 5461-10922，30003 對應(yīng)的槽位是 10923-16383，并且把 30005 設(shè)置為 30001 的從節(jié)點、30006 設(shè)置為 30002 的從節(jié)點、30004 設(shè)置為 30003 的從節(jié)點，我們只需要輸入 yes 即可確認(rèn)并執(zhí)行分配，如下所示：

Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join
....
>>> Performing Cluster Check (using node 127.0.0.1:30001)
M: 887397e6fefe8ad19ea7569e99f5eb8a803e3785 127.0.0.1:30001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
S: abec9f98f9c01208ba77346959bc35e8e274b6a3 127.0.0.1:30005
   slots: (0 slots) slave
   replicates 887397e6fefe8ad19ea7569e99f5eb8a803e3785
S: 1a324d828430f61be6eaca7eb2a90728dd5049de 127.0.0.1:30004
   slots: (0 slots) slave
   replicates f5958382af41d4e1f5b0217c1413fe19f390b55f
S: dc0702625743c48c75ea935c87813c4060547cef 127.0.0.1:30006
   slots: (0 slots) slave
   replicates 3da35c40c43b457a113b539259f17e7ed616d13d
M: 3da35c40c43b457a113b539259f17e7ed616d13d 127.0.0.1:30002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
M: f5958382af41d4e1f5b0217c1413fe19f390b55f 127.0.0.1:30003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

顯示 OK 表示整個集群就已經(jīng)成功啟動了。

接下來，我們使用 redis-cli 連接并測試一下集群的運行狀態(tài)，代碼如下：

$ redis-cli -c -p 30001 # 連接到集群
127.0.0.1:30001> cluster info # 查看集群信息
cluster_state:ok # 狀態(tài)正常
cluster_slots_assigned:16384 # 槽位數(shù)
cluster_slots_ok:16384 # 正常的槽位數(shù)
cluster_slots_pfail:0 
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6 # 集群的節(jié)點數(shù)
cluster_size:3 # 集群主節(jié)點數(shù)
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:130
cluster_stats_messages_pong_sent:127
cluster_stats_messages_sent:257
cluster_stats_messages_ping_received:122
cluster_stats_messages_pong_received:130
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:257

相關(guān)字段的說明已經(jīng)標(biāo)識在上述的代碼中了，這里就不再贅述。

責(zé)任編輯：武曉燕 來源： Java中文社群
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