使用Codis搭建redis集群服务

Posted 2020-08-12

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一. 应用场景

redis 作为数据结构存储引擎，有着很多优点

• 高性能
  单机引擎可以达到5-10W qps
• 数据结构全面，支持快速开发业务
  string，list，set，sorted set， hashes

问题：

• 存储容量受限单机最大容量即为单机内存最大容量
• 单机数据的持久化依赖aof和rdb机制，如果机器整个down掉，服务不可用

二. redis集群选型

正是由于单机redis引擎有着这样的问题，所以，基本每个互联网公司都有自己的redis集群化方案。

• 在redis客户端lib中实现数据的分片并主从部署redis实例
  优点：简单，性能损耗小
  缺点：扩容方案复杂
• 集群化候选方案

  1、NetFlix对Dynamo的开源通用实现Dynomite
  Dynomite是NetFlix对亚马逊分布式存储引擎Dynamo的一个开源通用实现，使用C/C++语言编写、以代理的方式实现的Redis缓存集群方案。Dynomite不仅能够将基于内存的Redis和Memcached打造成分布式数据库，还支持持久化的mysql、BerkeleyDB、LevelDB等数据库，并具有简单、高效、支持跨数据中心的数据复制等优点。Dynomite的最终目标是提供数据库存储引擎不能提供的简单、高效、跨数据中心的数据复制功能。Dynomite遵循Apache License 2.0开源协议发布，更多关于Dynomite的信息请查看NetFlix技术博客对Dynomite的介绍。
  2、Twitter的Redis/Memcached代理服务Twemproxy
  Twemproxy是一个使用C语言编写、以代理的方式实现的、轻量级的Redis代理服务器，它通过引入一个代理层，将应用程序后端的多台Redis实例进行统一管理，使应用程序只需要在Twemproxy上进行操作，而不用关心后面具体有多少个真实的Redis或Memcached实例，从而实现了基于Redis和Memcached的集群服务。当某个节点宕掉时，Twemproxy可以自动将它从集群中剔除，而当它恢复服务时，Twemproxy也会自动连接。由于是代理，所以Twemproxy会有微小的性能损失。根据 Redis作者的测试结果，在大多数情况下，Twemproxy的性能相当不错，同直接操作Redis相比，最多只有20%的性能损失。Twemproxy遵循Apache License 2.0开源协议发布，更多关于Twemproxy的信息请登录其在GitHub的主页查看。
  3、豌豆荚的 Redis 集群解决方案Codis
  Codis是豌豆荚使用Go和C语言开发、以代理的方式实现的一个Redis分布式集群解决方案,且完全兼容Twemproxy。Twemproxy对于上一层的应用来说, 连接Codis Proxy（Redis代理服务）和连接原生的Redis服务器没有明显的区别,上一层应用能够像使用单机的 Redis一样对待。Codis底层会处理请求的转发、不停机的数据迁移等工作, 所有底层的一切处理, 对于客户端来说是透明的。总之，可以简单的认为后台连接的是一个内存无限大的Redis服务。Codis遵循MIT开源协议发布，更多关于Codis的信息请登录其在GitHub的主页查看。
  另外，还有一些未开源的解决方案，比如新浪、百度、淘宝、腾讯等的Redis集群方案。在Redis官方正式推出可用于生产环境的集群方案前，以上三种方案是非常值得考虑在生产环境使用的方案。

三. 豌豆荚Codis

优点：

• codis－proxy基于GO和C语言，并发处理能力强劲
• 后端基于slot概念支持灵活，对用户透明的扩容和缩容操作，甚至一键式auto rebalance
• 基于zookeeper提供了高可用的codis－proxy代理服务
• 集群管理工具丰富：页面和命令行工具集，如：redis－port可以将老集群（redis单机或twemproxy集群）中数据方便的迁移导入至Codis

整体架构

Codis整体架构

Codis 由四部分组成:

• Codis Proxy (codis-proxy)
  codis-proxy 是客户端连接的 Redis 代理服务, codis-proxy 本身实现了 Redis 协议, 表现得和一个原生的 Redis 没什么区别 (就像 Twemproxy), 对于一个业务来说, 可以部署多个 codis-proxy, codis-proxy 本身是无状态的.
• Codis Manager (codis-config)
  codis-config 是 Codis 的管理工具, 支持包括, 添加/删除 Redis 节点, 添加/删除 Proxy 节点, 发起数据迁移等操作. codis-config 本身还自带了一个 http server, 会启动一个 dashboard, 用户可以直接在浏览器上观察 Codis 集群的运行状态.
• Codis Redis (codis-server)
  codis-server 是 Codis 项目维护的一个 Redis 分支, 基于 2.8.13 开发, 加入了 slot 的支持和原子的数据迁移指令. Codis 上层的 codis-proxy 和 codis-config 只能和这个版本的 Redis 交互才能正常运行.
• ZooKeeper
  Codis 依赖 ZooKeeper 来存放数据路由表和 codis-proxy 节点的元信息, codis-config 发起的命令都会通过 ZooKeeper 同步到各个存活的 codis-proxy.

如果希望有更简单的访问方式和更高的稳定性：可以使用搭建HAProxy，但是会进一步增加延迟。

安装&管理集群
注意按照如下顺序部署启动集群

1. 启动 dashboard , 执行 ../bin/codis-config dashboard, 该命令会启动 dashboard
2. 初始化 slots , 执行 ../bin/codis-config slot init，该命令会在zookeeper上创建slot相关信息
3. 启动 Codis Redis , 和官方的Redis Server参数一样
4. 添加 Redis Server Group , 每一个 Server Group 作为一个 Redis 服务器组存在, 只允许有一个 master, 可以有多个 slave, group id 仅支持大于等于1的整数
   $ ../bin/codis-config server -h usage:
   codis-config server list
   codis-config server add <group_id> <redis_addr> <role>
   codis-config server remove <group_id> <redis_addr>
   codis-config server promote <group_id> <redis_addr>
   codis-config server add-group <group_id>
   codis-config server remove-group <group_id>
   如: 添加两个 server group, 每个 group 有两个 redis 实例，group的id分别为1和2， redis实例为一主一从。
   添加一个group，group的id为1， 并添加一个redis master到该group
   $ ../bin/codis-config server add 1 localhost:6379 master
   添加一个redis slave到该group
   $ ../bin/codis-config server add 1 localhost:6380 slave
   类似的，再添加group，group的id为2
   $ ../bin/codis-config server add 2 localhost:6479 master
   $ ../bin/codis-config server add 2 localhost:6479 slave
5. 设置 server group 服务的 slot 范围 Codis 采用 Pre-sharding 的技术来实现数据的分片, 默认分成 1024 个 slots (0-1023), 对于每个key来说, 通过以下公式确定所属的 Slot Id : SlotId = crc32(key) % 1024 每一个 slot 都会有一个特定的 server group id 来表示这个 slot 的数据由哪个 server group 来提供.
   $ ../bin/codis-config slot -h
   usage:
   codis-config slot init
   codis-config slot info <slot_id>
   codis-config slot set <slot_id> <group_id> <status>
   codis-config slot range-set <slot_from> <slot_to> <group_id> <status>
   codis-config slot migrate <slot_from> <slot_to> <group_id> [--delay=<delay_time_in_ms>]
   如:
   设置编号为[0, 511]的 slot 由 server group 1 提供服务, 编号 [512, 1023] 的 slot 由 server group 2 提供服务
   $ ../bin/codis-config slot range-set 0 511 1 online
   $ ../bin/codis-config slot range-set 512 1023 2 online
6. 启动 codis-proxy
   ../bin/codis-proxy -c config.ini -L ./log/proxy.log --cpu=8 --addr=0.0.0.0:19000 --http-addr=0.0.0.0:11000
   刚启动的 codis-proxy 默认是处于 offline状态的, 然后设置 proxy 为 online 状态, 只有处于 online 状态的 proxy 才会对外提供服务
   ../bin/codis-config -c config.ini proxy online <proxy_name> <---- proxy的id, 如 proxy_1
7. 打开浏览器 http://localhost:18087/admin
   现在可以在浏览器里面完成各种操作了， 玩得开心

性能
8 core Xeon 2.10GHz, 多线程的 benchmark, 单 proxy 的 ops 是 12w. 而且 proxy 是可以动态水平扩展的, 理论上的性能瓶颈应该是百万级别的