深入学习Redis(5):集群

在前面的文章中,已经介绍了Redis的几种高可用技术:持久化、主从复制和哨兵,但这些方案仍有不足,其中最主要的问题是存储能力受单机限制,以及无法实现写操作的负载均衡。

Redis集群解决了上述问题,实现了较为完善的高可用方案。本文将详细介绍集群,主要内容包括:集群的作用;集群的搭建方法及设计方案;集群的基本原理;客户端访问集群的方法;以及其他实践中需要的集群知识(集群扩容、故障转移、参数优化等)

系列文章

深入学习Redis(1):Redis内存模型

深入学习Redis(2):持久化

深入学习Redis(3):主从复制

深入学习Redis(4):哨兵

深入学习Redis(5):集群

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一、集群的作用

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。

集群的作用,可以归纳为两点:

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。

本文内容基于Redis 3.0.6。

二、集群的搭建

这一部分我们将搭建一个简单的集群:共6个节点,3主3从。方便起见:所有节点在同一台服务器上,以端口号进行区分;配置从简。3个主节点端口号:7000/7001/7002,对应的从节点端口号:8000/8001/8002。

集群的搭建有两种方式:(1)手动执行Redis命令,一步步完成搭建;(2)使用Ruby脚本搭建。二者搭建的原理是一样的,只是Ruby脚本将Redis命令进行了打包封装;在实际应用中推荐使用脚本方式,简单快捷不容易出错。下面分别介绍这两种方式。

1. 执行Redis命令搭建集群

集群的搭建可以分为四步:(1)启动节点:将节点以集群模式启动,此时节点是独立的,并没有建立联系;(2)节点握手:让独立的节点连成一个网络;(3)分配槽:将16384个槽分配给主节点;(4)指定主从关系:为从节点指定主节点。

实际上,前三步完成后集群便可以对外提供服务;但指定从节点后,集群才能够提供真正高可用的服务。

(1)启动节点

集群节点的启动仍然是使用redis-server命令,但需要使用集群模式启动。下面是7000节点的配置文件(只列出了节点正常工作关键配置,其他配置(如开启AOF)可以参照单机节点进行):

#redis-7000.conf port 7000 cluster-enabled yes cluster-config-file "node-7000.conf" logfile "log-7000.log" dbfilename "dump-7000.rdb" daemonize yes

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