Redis 集群搭建

Redis 是啥

Redis(全稱 REmote DIctionary Server) 是 NoSQL 型數(shù)據(jù)存儲程序，其使用了內(nèi)存來存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以作為數(shù)據(jù)庫、緩存、消息代理使用。

Redis 使用鍵值來映射數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持 strings, hashes, lists, sets, sorted sets with range queries, bitmaps, hyperloglogs, geospatial indexes 等類型。

集群(Cluster)

Redis 集群的官方文檔：https://redis.io/topics/cluster-tutorial

學(xué)這個的時候，建議別老是百度，還是好好啃一下官方文檔，一點點學(xué)吧。

Redis 支持三種集群模式：

• 主從模式
• Sentinel（哨兵）模式
• Cluster 模式

本章的內(nèi)容包括搭建、測試和操作 Redis Cluster(集群)。

主從模式，一個 Primary，多個 Secondary ，以及副本節(jié)點。

哨兵模式，不會。

Cluster 模式，主要為了提高并發(fā)能力和解決性能瓶頸。

Redis Cluster 說明

Redis Cluster 能夠保證 Redis 服務(wù)一定程度的可用性，當(dāng)集群中一部分實例發(fā)生故障時，其余實例還能正常運行。但是如果發(fā)生較大故障，整個 Redis 集群可能會停止運行。

Redis 集群的每個節(jié)點都需要使用兩個 TCP 端口，一個是常規(guī)提供給客戶端服務(wù)的端口，如 6379；而群集總線需要使用的端口是常規(guī)端口加上 10000 ，例如 73479。

Redis Cluster 不支持 NATted 環(huán)境，也就是不支持 Docker 重新映射端口，如果要在 Docker 上使用 Redis 集群，則需要使用 Dockers

主機(jī)模式，即啟動 Redis 時要附加 --net=host 參數(shù)。

Redis Cluster 中，提供服務(wù)的都是 主節(jié)點(redis-master)，從屬節(jié)點(redis-slave) 用于備份主節(jié)點的數(shù)據(jù)，當(dāng)主節(jié)點故障時，從屬節(jié)點可以替換主節(jié)點。

Redis Cluster 節(jié)點

Redis 多個 Redis 實例來提供功能，即分片功能，每個 Redis 實例都是主節(jié)點。例如 A、B、C 三個節(jié)點集組成一個完整的 Redis 系統(tǒng)，redis cluster 自動將數(shù)據(jù)分片(sharding)，在每個節(jié)點上放置一部分?jǐn)?shù)據(jù)，這三個節(jié)點都是主節(jié)點。

例如 有 100 條數(shù)據(jù)，前 40 條在 A中，剩下的在 B、C中。

沒有 primary，每個主節(jié)點都可以提供服務(wù)，這樣就降低了服務(wù)器的壓力，盡量使得流量被多臺節(jié)點平均。要刪除 C ，則將 C 的數(shù)據(jù)分為兩部分，分別推送到 A 和 B 中，這就是數(shù)據(jù)復(fù)制。

但是，如果 C 故障了，那么整個集群則會癱瘓，因為 A、B、C 各自的數(shù)據(jù)是不同的。這就是 Redis Cluster 的缺點。

更多知識，請打開官方文檔了解 https://redis.io/topics/cluster-tutorial

后面使用 & 符號來代表從屬節(jié)點，如 &C，代表 C 的從屬節(jié)點。

Redis Cluster 集群模式

Redis Cluster 集群，每個主節(jié)點有多個從屬節(jié)點，從屬節(jié)點的數(shù)據(jù)于此主節(jié)點一致。

前面提到過如果某一個主節(jié)點故障，將會導(dǎo)致整個集群故障。因此，每個主節(jié)點都應(yīng)該有一個從屬節(jié)點，當(dāng) C 故障時，&C (跟 C 具有一致的數(shù)據(jù))將代替 C 工作。但是如果 C 和 &C 都故障，則整個系統(tǒng)也是會故障的。

Redis Cluster 的工作依賴于 redis.conf 文件。

下面我們將來一步步手動建立集群，過程會比較慢，如果需要盡快建立集群，可以百度找腳本。

為了真實，筆者使用兩臺服務(wù)器搭建服務(wù)，共三個主節(jié)點和三個從屬節(jié)點，組成六個節(jié)點群集。

不能保證一致性

當(dāng)客戶端向 C 節(jié)點寫入數(shù)據(jù)時，C 會向 &C 寫入數(shù)據(jù)以保證一致性(同步)。但是這個同步過程是異步的，因為用戶跟 C 交互，完成交互即返回，不可能要用戶等待所有的過程完成，所以 Redis 的設(shè)計是，用戶到 C 是同步，操作后立即返回；而 C 到 &C 是異步的，完全與用戶無關(guān)。

如果客戶端寫入數(shù)據(jù)到 C 后，C 還沒有同步數(shù)據(jù)到 &C，C 就故障了，那么這部分?jǐn)?shù)據(jù)就會丟失。因此這個從屬節(jié)點，并不能保證數(shù)據(jù)的一致性。

創(chuàng)建和使用 Redis 集群

筆者有兩臺服務(wù)器，其理論設(shè)計如下：

實際上，由于啟動集群時，節(jié)點是自動分配的，哪個是主節(jié)點哪個是從屬節(jié)點是機(jī)器分配，因此這里只是作為一個設(shè)計思路處理，實際情況要看輸出結(jié)果。

部署三個主節(jié)點

在服務(wù)器 1，創(chuàng)建六個目錄：

mkdir /var/redis
cd /var/redis
mkdir 7001 7002 7003 A B C

7001、7002、7003 都是以端口命名的，分別存儲 A、B、C 三個節(jié)點的配置文件，而 A、B、C 三個文件是為了使用 Docker 啟動時，映射物理文件(備份數(shù)據(jù))。如果你不是使用 docker 啟動，則不需要 A、B、C 三個目錄。

三個端口目錄分別創(chuàng)建一個 redis.conf 文件，port 的內(nèi)容請根據(jù)端口填寫，其內(nèi)容如下：

port 7001
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes

記得改掉 7001。

如果你只有一臺服務(wù)器，就使用 7001-7006 和 A B C D E F 這這目錄。

非 docker

如果不使用 docker 的話， 可以這樣啟動 redis：

# 命令
redis-server /var/redis/7001/redis.conf
# 二進(jìn)制文件
./redis-server /var/redis/7001/redis.conf

# 如法炮制

docker 安裝

如果服務(wù)器的內(nèi)存比較低，例如 1G，2G，則需要執(zhí)行下面的命令，消除 Redis 警告。

查看 /proc/sys/net/core/somaxconn 文件，如果值是 128，則需要修改為 1024。

修改內(nèi)存限制：

 echo "vm.overcommit_memory=1" >>  /etc/sysctl.conf
 sysctl vm.overcommit_memory=1

還有一個內(nèi)核問題：

echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled

其它問題請參考這里 解決Redis啟動警告問題

拉取最新 redis 鏡像：

docker pull redis:latest

執(zhí)行以下三個命令啟動三個 redis 實例：

docker run -itd --name redisa --net=host -v /var/redis/A:/data -v /var/redis/7001:/etc/redis redis:latest redis-server /etc/redis/redis.conf --appendonly yes

docker run -itd --name redisb --net=host -v /var/redis/B:/data -v /var/redis/7002:/etc/redis redis:latest redis-server /etc/redis/redis.conf --appendonly yes

docker run -itd --name redisc --net=host -v /var/redis/C:/data -v /var/redis/7003:/etc/redis redis:latest redis-server /etc/redis/redis.conf --appendonly yes

把本小節(jié)的內(nèi)容，在另一臺服務(wù)器上執(zhí)行相同的操作。如果你是一臺服務(wù)器，則也可以在這里修改一下，創(chuàng)建 6 個容器。

命令解析：

--net=host ：使用主機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這樣就不需要使用 -p 來映射端口了；

-v /var/redis/B:/data ：數(shù)據(jù)持久化；

/var/redis/7002:/etc/redis ：將物理機(jī)目錄映射到容器中，里面有個配置文件；

redis-server ： 啟動容器時執(zhí)行的命令；

/etc/redis/redis.conf ：一個啟動參數(shù)，告訴 redis-server ，要使用哪個配置啟動；

--appendonly yes ：總是重啟；

創(chuàng)建集群

如果使用 docker 安裝，則在第一臺服務(wù)器執(zhí)行命令進(jìn)入容器。

docker exec -it redisa bash

然后創(chuàng)建集群：

redis-cli --cluster create {ip}:7001 {ip}:7002 {ip}:7003 {ip}:7001 {ip}:7002 {ip}:7003 --cluster-replicas 1

注：請自行替換 ip 地址。

執(zhí)行命令后，會自動分配 redis 實例的地位，輸入 yes 同意這種分配：

這種自動分配是最優(yōu)的，避免三臺主節(jié)點都在同一臺服務(wù)器中。

集群搭建完畢，我們來開始學(xué)習(xí) Redis 中的一些概念，然后使用 C# 創(chuàng)建程序連接 Redis 。

Redis 入門

Redis 中的數(shù)據(jù)類型

Redis 中，常用的數(shù)據(jù)類型有以下幾種：

• String 字符串
• Hash 散列/哈希
• List 列表
• Set 集合
• Sorted Set 有序集合

所有數(shù)據(jù)都是 key-value 形式存儲，每個數(shù)據(jù)都有唯一的 key，以上數(shù)據(jù)類型是 value。

刪除一個數(shù)據(jù)的命令：DEL {key} 。

字符串(string)

字符串沒啥好說的，就是 value 為 string。

Redis 命令，要設(shè)置或使用字符串類型的數(shù)據(jù)，則使用SET 或 GET 開頭的命令：

# 設(shè)置字符串
SET a AAA
SET b 666
# 其中 a 是 key，AAA 是 value，不需要 "" 包圍字符串
# ------
# 獲取字符串
GET a
# ------
# 獲取多個字符串
MGET a b
# 使用空格分隔 key

因為 redis 沒有值類型，因此使用不加 "" 也會被識別為字符串。建議加上雙引號比較好，提高可讀性。

哈希(Hash)

一個 string 類型，是 key-value 結(jié)構(gòu)，而哈希則是 {key-value} 的集合，key 是 string 類型，value 可以是其它類型。

因此，可以稱 Hash 為鍵值對的集合，就是相當(dāng)于 C# 中的字典類型，主要存儲有結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。

Redis 中每個 hash 可以存儲 232 - 1 個鍵值對(40多億)。

Hash 使用 HMSET 、 HMGET 、HGETALL 等命令來操作哈希表。

有一個這個的數(shù)據(jù)：

id:1,
name:"癡者工良"

使用哈希存儲：

# HMSET {key} {filed1} {value1} {filed2} {value2} ... ...
HMSET user id "1" name "癡者工良"

查詢此哈希表的所有鍵值對：

HGETALL user

查看哈希表的一個字段：

HGET user id

刪除其中一個字段：

HDEL user {字段名稱}

列表(Lists)

列表中可以添加多中類型的元素，簡單的就是字符串，列表即是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的鏈表，使用雙向列表技術(shù)實現(xiàn)，越靠近兩側(cè)的元素速度越快。

子元素的添加要從頭部或尾部加入，由于列表是棧，因此列表是有序的。因為列表是有序的，因此可以存儲重復(fù)的數(shù)據(jù)。

適合做例如消息記錄(隊列)，粉絲關(guān)注記錄、訂單記錄等。

列表只能添加字符串。

往一個列表加入數(shù)據(jù)：

LPUSH {key} {一個元素值}

例如：

LPUSH list a
LPUSH list b
LPUSH list c

列表的命令比較多，自己查詢文檔就好，這里不再贅述。

集合(Set)

列表(List)是有序的，集合(Set)是無序的。集合不能出現(xiàn)重復(fù)的數(shù)據(jù)。

應(yīng)用場景如網(wǎng)站的訪問IP(去重)記錄、花店中花的種類等。

集合是字符串元素的集合，只能存儲字符串。

使用 SADD 命令往集合中添加一個元素：

SADD set a
SADD set b
SADD set c
SADD set a b c

有序集合(sorted set)

有序集合跟集合一樣，只是有有序集合會根據(jù)元素的值從小到大排序。

有序集合也只能添加字符串。

ZADD ss 2 a
ZADD ss 1 b
ZADD ss 4 z

查詢：

ZRANGE ss 0 10 WITHSCORES

提醒一下，生產(chǎn)環(huán)境記得給 Redis 設(shè)置密碼。

到此這篇關(guān)于分布式Redis Cluster集群搭建與Redis基本用法的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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