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1. 為什么需要集群-高可用性

為什么需要集群-高可用性：

生產環境的實際需求和問題：

容量不夠，redis 如何進行擴容。

并發寫操作，redis 如何分攤。

主從模式，薪火相傳模式，主機宕機，會導致 ip 地址發生變化，應用程序中配置需要修改對應的主機地址，端口等信息。

傳統解決方案代理主機來解決

上圖解圖：

客戶端請求先到代理服務器

由代理服務器進行請求轉發到對應的業務處理器

為了高可用，代理服務，A服務，B服務，C服務都需要搭建主從結構(至少是一主一從這樣就需求搭建至少 8 臺服務器)。

這種方案的缺點是：成本高，維護困難，如果是一主多從，成本就會更高。

redis3.0 提供解決方案無中心化集群配置：

各個 Redis 服務仍然采用主從結構。

各個 Redis 服務是連通的，任何一臺服務器，都可以作為請求入口。

各個 Redis 服務器因為是連通的，可以進行請求轉發

這種方式，就無中心化集群配置，可以看到，只需要 6 臺服務器即可搞定。

無中心化集群配置，還會根據 key 值，計算 slot ，把數據分散到不同的主機，從而緩解單個主機的存取壓力

Redis 推薦使用無中心化集群配置。

在實際生成環境，各個 Redis 服務器，應當部署到不同的機器(防止機器宕機，主從復制失效)。

2. 集群概述(及其搭建)

Redis 集群實現了對 Redis 的水平擴容，即啟動 N 個 Redis 節點，將整個數據庫分布存儲在這個 N 個節點中，每個節點存儲總數居的 1 / N

Redis 集群通過分區(partition) 來提供一定程度的可用性(availability) ，即使集群中有一部分節點失效或者無法進行通訊，集群也可以繼續處理命令請求。

Redis 集群搭建：實操演示：

redis.conf配置修改

cluster-enabled yes        打開集群模式
cluster-config-file nodes-6379.conf    設定節點配置文件名
cluster-node-timeout 15000      設定節點失聯時間，超過該時間（毫秒），集群自動進行主 從切換

vi /rainbowsea/redis6379.conf, 刪除不必要的內容增加 cluster 配置, 文件最后內容,如圖

include /rainbowsea/redis.conf
pidfile "/var/run/redis_6379.pid"
port 6379
dbfilename "dump6379.rdb"
masterauth rainbowsea
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6379.conf
cluster-node-timeout 15000

[root@localhost rainbowsea]# cp redis6379.conf redis6380.conf 
[root@localhost rainbowsea]# cp redis6379.conf redis6381.conf 
[root@localhost rainbowsea]# cp redis6379.conf redis6389.conf 
[root@localhost rainbowsea]# cp redis6379.conf redis6390.conf 
[root@localhost rainbowsea]# cp redis6379.conf redis6391.conf 
[root@localhost rainbowsea]#

使用查找替換修改另外 5 個文件

換指令    :%s/6379/6380

其它幾個文件以此操作即可, 操作的時候,一定要小心, 最后建議再檢查一下

所有的都要加上這個masterauth rainbowsea加上 Redis 的密碼，沒有設置密碼的則不用配置這個。

include /rainbowsea/redis.conf
pidfile "/var/run/redis_6379.pid"
port 6379
dbfilename "dump6379.rdb"
masterauth rainbowsea
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6379.conf
cluster-node-timeout 15000

啟動 6 個 Redis 服務

[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6379.conf
[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6380.conf
[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6381.conf
[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6389.conf
[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6390.conf
[root@localhost rainbowsea]# redis-server /rainbowsea/redis6391.conf
[root@localhost rainbowsea]# ps -aux | grep redis

將六個節點合成一個集群

進入到該路徑下后，將六個節點合成一個集群的指令:

如下這個是 Redis 沒有配置密碼的，指令

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.76.147:6379 192.168.76.147:6380 192.168.76.147:6381 192.168.76.147:6389 192.168.76.147:6390 192.168.76.147:6391

如下這個是 Redis 配置了密碼的，指令

redis-cli --cluster create -a rainbowsea --cluster-replicas 1 192.168.76.147:6379 192.168.76.147:6380 192.168.76.147:6381 192.168.76.147:6389 192.168.76.147:6390 192.168.76.147:6391

注意事項和細節：

組合之前，確保所有(你要使用上的端口的) Redis服務器都是啟動的，同時在 root 目錄下(我這里是 root 配置的)nodes-xxxx.conf文件都生成正常。

此時不可以用 127.0.0.1 ，需要使用真實的 IP地址(就是你連接 Linux 的地址，Linux 當中使用ifconfig指令查詢到的地址)，在真實生產環境 IP都是獨立的。

replicas 1采用最簡單的方式配置集群，一臺主機，一臺從機，正好三組。

搭建加群如果沒有成功，把sentinel進程關閉掉，再試一下。

分許主從對應關系。

分析主從對應關系：如下

集群方式登錄：

指令: redis-cli -c -p 6379

指令: cluster nodes 命令查看集群信息, 主從的對應關系, 主要看這里我標注的顏色

[root@localhost src]# redis-cli -c -p 6379
127.0.0.1:6379> auth rainbowsea
127.0.0.1:6379> cluster nodes

注意事項和細節：

[root@localhost src]# redis-cli -c -p 6379

一個集群至少要有三個主節點。

選項--cluster-replicas 1表示我們希望為集群中的每個主節點創建一個從節點。

分配原則：盡量保證主服務器和從服務器各自運行在不同的 IP 地址(機器)，防止機器故障導致主從機制失效，高可用性得不到保障。

3. Redis 集群的使用

什么是 slots：

Redis 集群啟動后, 你會看到如下提示：

一個 Redis 集群包含了16384個插槽(hash slot) ，編號從0-16383，Redis 中的每個鍵都屬于這 16384 個插槽的其中一個。注意：這里雖然只有 16384個插槽，但是并不是只能插入 16384個鍵，多個不同的鍵可以插入到同一個插槽的，并不是一個插槽一個鍵的。

集群使用公式CRC16(key) % 16384來計算鍵 key 屬于哪個槽，其中 CRC16(key) 語句用于計算鍵 key 的 CRC16的校驗和

集群中的每個節點負責處理一部分插槽。舉個例子：如果一個集群可以有主節點，其中

節點 A 負責處理0號 ~ 5460號插槽

節點 B 負責處理5461號 ~ 10922號插槽

節點 C 負責處理10923號 ~ 16383號插槽

在集群中錄入值：

在 Redis 每次錄入，查詢鍵值，redis 都會計算出該 key 應該送往的插槽，如果不是該客戶端對應服務器的插槽，redis 會告知前往的 Redis 實例地址和端口。

Redis-cli 客戶端提供了-c參數實現自動重定向。

如redis-cli -c -p 6379登入后，再錄入，查詢鍵值對可以自動重定向

不在一個 slot 下的鍵值，是不能使用 mget,mset 等多鍵操作。

192.168.76.147:6381> mset k1 "v1" k2 "v2" k3 "v3"

可以通過{}來定義組的概念，從而使 key 中{}內相同內容的鍵值對放到一個slot中去，就解決了上面 mget 分布到不同 slot 而導致失敗的原因。

192.168.76.147:6381> mest k1{order} "v1" k2{order} "v2" k3{order} "v3"

注意：你如果對鍵加上了{}組，那么你想要獲取到該值的時候，也是要加上對應的{}組的，才能獲取到的。

查詢集群中的值：

指令:CLUSTER KEYSLOT 返回 key 對應的 slot 值

192.168.76.147:6381> cluster keyslot k1

192.168.76.147:6381> cluster keyslot k2{order}

可以看到歸屬于{}同一組的，Redis都是分配到了同一個 slot 插槽數值當中。

指令:CLUSTER COUNTKEYSINSLOT 返回 slot 有多少個 key

192.168.76.147:6381> cluster countkeysinslot 12706
(integer) 1
192.168.76.147:6381> cluster countkeysinslot 16025
(integer) 3

指令:CLUSTER GETKEYSINSLOT 返回 count 個 slot 槽中的鍵

192.168.76.147:6381> cluster getkeysinslot 16025 1
1) "k1{order}"
192.168.76.147:6381> cluster getkeysinslot 16025 2
1) "k1{order}"
2) "k2{order}"
192.168.76.147:6381> cluster getkeysinslot 16025 3

4. Redis 集群故障恢復

如果主節點下線, 從節點會自動升為主節點(注意 15 秒超時, 再觀察比較準確)

[root@localhost ~]# redis-cli -c -p 6380

這里我們將 6380 主機關閉了。

主節點恢復后，主節點回來變成從機

如果所有某一段插槽的主從節點都宕掉了，Redis 服務是否還能繼續，要根據不同的配置而言。

如果某一段插槽的主從都宕機了，而在 redis.conf 配置文件當中cluster-require-full-coverage為yes，那么，整個集群都會被宕掉，無法使用。

如果某一段插槽的主從都宕機了，而在 redis.conf 配置文件當中cluster-require-full-coverage為no，那么，僅僅只是該段插槽的數據不能使用了，也無法存儲了，其他插槽的數據還可以繼續使用。

redis.conf 文件當中的參數cluster-require-full-coverage

5. Redis 集群的 Jedis 開發(使用Java程序連接 Redis 同時開啟集群)

即使連接的不是主機，集群會自動切換主機進行存儲，主機寫，從機讀。

無中心化主從集群，無論從哪臺主機寫的數據，其他主機上都能讀到數據。

注意：需要將 Redis 相關的端口都打開否則會報錯

配置防火墻將所有相關 Redis 的端口都打開。

[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6379/tcp --permanent
Warning: ALREADY_ENABLED: 6379:tcp
success
[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6380/tcp --permanent
success
[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6381/tcp --permanent
success
[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6389/tcp --permanent
success
[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6390/tcp --permanent
success
[root@localhost src]# firewall-cmd --add-port=6391/tcp --permanent

[root@localhost src]# firewall-cmd --reload

[root@localhost src]# firewall-cmd --list-all

在pom.xml當中引入redis.clients依賴。如下：

    
        
            redis.clients
            jedis
            3.2.0

首先測試，是否可以連接到 Redis 服務器。

package com.rainbowsea.jedis;

import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

public class JedisCluster_ {

    @Test
    public void con() {
        // 使用 ip地址 + redis的端口的構造器方法
        Jedis jedis = new Jedis("192.168.76.147", 6379);

        // 如果Redis 配置了密碼，則需要進行身份校驗
        jedis.auth("rainbowsea");
        String ping = jedis.ping();
        System.out.println("連接成功 ping 返回的結果 = " + ping);

        jedis.close();  // 關閉當前連接，注意并沒有關閉 Redis

    }

}

import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.HostAndPort;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class JedisCluster_ {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet<>();
        set.add(new HostAndPort("192.168.76.147", 6379));

        JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
        // 對連接池進行配置
        jedisPoolConfig.setMaxTotal(200);
        jedisPoolConfig.setMaxIdle(32);
        jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(60 * 1000); // 單位是毫秒
        jedisPoolConfig.setBlockWhenExhausted(true);
        jedisPoolConfig.setTestOnBorrow(true);

        JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(set,5000,5000,5,"rainbowsea",jedisPoolConfig );
        jedisCluster.set("address", "bj");
        String address = jedisCluster.get("address");
        System.out.println("address=>" + address);
        jedisCluster.close();

    }
}