阿昌教你通过docker搭建Redis集群

Posted 2022-02-06 阿昌喜欢吃黄桃

一、前言

阿昌在这里总结记录一下，如何通过docker搭建redis哈希槽分区解决方案的集群【3主3从】

涉及知识：

• redis
• docker基本指令
• linux
• 哈希槽分区

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二、理论

在开始搭建之前搭建需要知道3种在redis集群搭建的分区算法，分别为：哈希取余分区、一致性哈希算法分区、哈希槽分区

1、哈希取余分区

• 描述图

• 介绍

  通过对key取余来直接确定他存放或读取拿个redis。

  2亿条记录就是2亿个k,v，我们单机不行必须要分布式多机，假设有3台机器构成一个集群，用户每次读写操作都是根据公式： hash(key) % N个机器台数，计算出哈希值，用来决定数据映射到哪一个节点上。

• 优点

  简单粗暴，直接有效，只需要预估好数据规划好节点。

  例如3台、8台、10台，就能保证一段时间的数据支撑。使用Hash算法让固定的一部分请求落到同一台服务器上，这样每台服务器固定处理一部分请求（并维护这些请求的信息），起到负载均衡+分而治之的作用。

• 缺点
  原来规划好的节点，进行扩容或者缩容就比较麻烦。

  不管扩缩，每次数据变动导致节点有变动，映射关系需要重新进行计算，在服务器个数固定不变时没有问题，如果需要弹性扩容或故障停机的情况下，原来的取模公式就会发生变化：Hash(key)/3会变成Hash(key) /?。此时地址经过取余运算的结果将发生很大变化，根据公式获取的服务器也会变得不可控。 某个redis机器宕机了，由于台数数量变化，会导致hash取余全部数据重新洗牌。

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2、一致性哈希算法分区

• 描述图

  

• 介绍

  分布式缓存数据变动和映射问题，某个机器宕机了，分母数量改变了，自然取余数不OK了。

• 目的

  为了在节点数目发生改变时尽可能少的迁移数据

  将所有的存储节点排列在收尾相接的Hash环上，每个key在计算Hash后会顺时针找到临近的存储节点存放。

  而当有节点加入或退出时仅影响该节点在Hash环上顺时针相邻的后续节点。

• 优点

  • 一致性哈希算法的容错性
  • 一致性哈希算法的扩展性

• 缺点

  • 当节点数量少时，会出现一致性哈希算法的数据倾斜问题
    

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3、哈希槽分区

• 描述图

• 介绍

  根据上面的一致性哈希算法分区再进一步衍生出哈希槽分区，分为哈希槽，其实质就是一个数组，数组[0,2^14 -1]形成hash slot空间。

  一个集群只能有16384个槽，编号0-16383（0-2^14-1）。这些槽会分配给集群中的所有主节点，分配策略没有要求。可以指定哪些编号的槽分配给哪个主节点。集群会记录节点和槽的对应关系。解决了节点和槽的关系后，接下来就需要对key求哈希值，然后对16384取余，余数是几key就落入对应的槽里。slot = CRC16(key) % 16384。以槽为单位移动数据，因为槽的数目是固定的，处理起来比较容易，这样数据移动问题就解决了。

• 目的

  解决均匀分配的问题，在数据和节点之间又加入了一层，把这层称为哈希槽（slot），用于管理数据和节点之间的关系，现在就相当于节点上放的是槽，槽里放的是数据。【有点像将数组的一个一个位置反向代理成一个操作】

  槽解决的是粒度问题，相当于把粒度变大了，这样便于数据移动。

  哈希解决的是映射问题，使用key的哈希值来计算所在的槽，便于数据分配。

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那这里理论就结束了，下面我就用docker搭建对应的Redis集群。

三、3主3从Redis集群搭建

1、确保Docker服务启动

systemctl start docker

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2、新建6个docker容器redis实例

• docker命令

#节点-1
docker run -d --name redis-node-1 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-1:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6381

#节点-2
docker run -d --name redis-node-2 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-2:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6382

#节点-3
docker run -d --name redis-node-3 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-3:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6383

#节点-4
docker run -d --name redis-node-4 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-4:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6384

#节点-5
docker run -d --name redis-node-5 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-5:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6385

#节点-6
docker run -d --name redis-node-6 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-6:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6386

• 指令说明
  • docker run：创建并运行docker容器实例
  • --name redis-node-6：容器名字
  • --net host：使用宿主机的IP和端口，默认
  • --privileged=true：获取宿主机root用户权限
  • -v /data/redis/share/redis-node-6:/data：容器卷，宿主机地址:docker内部地址
  • redis:6.0.8：redis镜像和版本号
  • --cluster-enabled yes：开启redis集群
  • --appendonly yes：开启aof持久化
  • --port 6386：redis端口号

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3、构建集群关系

• 进入容器—这里以node1为例

docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

• 构建关系

注意，进入docker容器后才能执行一下命令，且注意自己的真实IP地址，阿昌这里是ip为：192.168.88.128

redis-cli --cluster create 192.168.88.128:6381 192.168.88.128:6382 192.168.88.128:6383 192.168.88.128:6384 192.168.88.128:6385 192.168.88.128:6386 --cluster-replicas 1

#--cluster-replicas 1 表示为每个master创建一个slave节点

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4、查看集群状态

• 查看集群状态—这里以node-1，6381作为切入点

redis-cli -p 6381 cluster info

• 查看集群节点

redis-cli -p 6381 cluster nodes

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5、集群的读写存储

• 通过-c参数实现读写存储切换集群节点

因为他在读写key的时候会对key进行计算出这个key所在哪个节点的槽位，每个操作都对应每个节点才可以去读写

redis-cli -p 6381 -c

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6、查看集群信息

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

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7、关于容错切换迁移

如果我们node1节点宕机了，那他的从节点就会顶上作为新的Master。如果node1节点后续又王者回归后，他也只能重新做新Master的从节点。

在我们这里的情况node-1节点的从节点是node-6，所以当node-1宕机后，node6就会成为新的master。

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四、主从扩容

1、创建要扩容的节点

这里我们以再加入一对主从节点6387、6388，且6387是主，6388是从

#节点-7，主节点
docker run -d --name redis-node-7 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-7:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6387

#节点-8，从节点
docker run -d --name redis-node-8 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-8:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6388

docker ps

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2、进入6387容器实例内部

docker exec -it redis-node-7 /bin/bash

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3、将新增的6387节点(空槽号)作为master节点加入原集群

• 新增节点到集群中

  将新增的6387作为master节点加入集群

  redis-cli --cluster add-node 192.168.88.128:6387 192.168.88.128:6381
  #6387 就是将要作为master新增节点
  #6381 就是原来集群节点里面的领路人，相当于6387拜拜6381的码头从而找到组织加入集群
  

• 检查集群情况第1次

  redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6381
  

• 重新分派槽号—reshard

  redis-cli --cluster reshard 192.168.88.128:6381
  

  • 指定再分配的节点槽位数量4096-----16384/4

• 指定要给“谁”，是新机器node7

• 指定来源，是所有节点—all

• 是否继续分配—yes

• 查看分配槽位后的结果

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6381

上面的node-7节点再分配到的操作发现是[0-1364],[5461-6826],[10923-12287]

结论是：他是将之前3个槽位的节点，大家都抠出来一点再分配给新节点node-7

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4、将node-8从节点加入Redis集群

redis-cli --cluster add-node 192.168.88.128:6388 192.168.88.128:6387 --cluster-slave --cluster-master-id 258cb3004944d0d80ac32c501d2c4d6094f5ced3
#258cb3004944d0d80ac32c501d2c4d6094f5ced3-------这个是6387的编号，按照自己实际情况

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5、再次检查集群情况

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

此时就有4台节点，且node-7是主节点，node-8是node-7的从节点。

那到这里主从扩容就结束了!

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五、主从缩容

1、说明

将6387和6388下线，如果要删除一对主从，就需要先下线6388节点，再下线6387节点

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2、检查集群情况1获得6388的节点ID

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

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3、将集群中将从节点6388删除

redis-cli --cluster del-node 192.168.88.128:6388 861e143b54b5dff826964ccb9b0ab6a4be6dddcf

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4、检查集群节点状态

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

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5、将6387的槽号清空，重新分配，本例将清出来的槽号都给6381

redis-cli --cluster reshard 192.168.88.128:6381

#流程，将6387中的4096个槽位全部发给6381
4096 #指定要分配的槽位
6381的id #指定谁接收槽位
6387的id #source从谁那里拿来给上面的接收人
yes

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6、检查集群情况

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

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7、将6387删除

redis-cli --cluster del-node 192.168.88.128:6387 258cb3004944d0d80ac32c501d2c4d6094f5ced3
#258cb3004944d0d80ac32c501d2c4d6094f5ced3为6387的节点id

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8、检查集群情况

redis-cli --cluster check 192.168.88.128:6382

此时就删除了一对主从6387和6388节点

这就是本次记录分享的内容，感谢你能看到这里 (๑′ㅂ`๑)！！！