Redis集群

redis集群

1.集群原理

1.1.redis-cluster架构图



架构细节:

(1)所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽.

(2)节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效.

(3)客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可

(4)redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上,cluster 负责维护node<->slot<->value

Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点

3.1.2.redis-cluster投票:容错



(1)领着投票过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超过(cluster-node-timeout),认为当前master节点挂掉.

(2):什么时候整个集群不可用(cluster_state:fail)?

a:如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave.集群进入fail状态,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完成时进入fail状态. ps : redis-3.0.0.rc1加入cluster-require-full-coverage参数,默认关闭,打开集群兼容部分失败.

b:如果集群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave集群进入fail状态.

ps:当集群不可用时,所有对集群的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)错误

12.ruby环境

redis集群管理工具redis-trib.rb依赖ruby环境，首先需要安装ruby环境：

安装ruby

yum install ruby

yum install rubygems

安装ruby和redis的接口程序

拷贝redis-3.0.0.gem至/usr/local下

执行：

gem install /usr/local/redis-3.0.0.gem

1.3.创建集群：

1.3.1.集群结点规划

这里在同一台服务器用不同的端口表示不同的redis服务器，如下：

主节点：192.168.101.3:7001 192.168.101.3:7002 192.168.101.3:7003

从节点：192.168.101.3:7004 192.168.101.3:7005 192.168.101.3:7006

在/usr/local下创建redis-cluster目录，其下创建7001、7002。。7006目录，如下：



将redis安装目录bin下的文件拷贝到每个700X目录内，同时将redis源码目录src下的redis-trib.rb拷贝到redis-cluster目录下。

修改每个700X目录下的redis.conf配置文件：

port XXXX

bind 192.168.101.3

cluster-enabled yes

1.3.2.启动每个结点redis服务

分别进入7001、7002、…7006目录，执行：

./redis-server ./redis.conf

查看redis进程：



1.3.3.执行创建集群命令

执行redis-trib.rb，此脚本是ruby脚本，它依赖ruby环境。

./redis-trib.rb create –replicas 1 192.168.101.3:7001 192.168.101.3:7002 192.168.101.3:7003 192.168.101.3:7004 192.168.101.3:7005 192.168.101.3:7006

./redis-trib.rb create –replicas 1 192.168.131.102:7001 192.168.131.102:7002 192.168.131.102:7003 192.168.131.102:7004 192.168.131.102:7005 192.168.131.102:7006

说明：

redis集群至少需要3个主节点，每个主节点有一个从节点总共6个节点

replicas指定为1表示每个主节点有一个从节点

注意：

如果执行时报如下错误：

[ERR] Node XXXXXX is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0

解决方法是删除生成的配置文件nodes.conf，如果不行则说明现在创建的结点包括了旧集群的结点信息，需要删除redis的持久化文件后再重启redis，比如：appendonly.aof、dump.rdb

创建集群输出如下：

Creating cluster

Connecting to node 192.168.101.3:7001: OK

Connecting to node 192.168.101.3:7002: OK

Connecting to node 192.168.101.3:7003: OK

Connecting to node 192.168.101.3:7004: OK

Connecting to node 192.168.101.3:7005: OK

Connecting to node 192.168.101.3:7006: OK

Performing hash slots allocation on 6 nodes…

Using 3 masters:

192.168.101.3:7001

192.168.101.3:7002

192.168.101.3:7003

Adding replica 192.168.101.3:7004 to 192.168.101.3:7001

Adding replica 192.168.101.3:7005 to 192.168.101.3:7002

Adding replica 192.168.101.3:7006 to 192.168.101.3:7003

M: cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4 192.168.101.3:7001

slots:0-5460 (5461 slots) master

M: 4e7c2b02f0c4f4cfe306d6ad13e0cfee90bf5841 192.168.101.3:7002

slots:5461-10922 (5462 slots) master

M: 1a8420896c3ff60b70c716e8480de8e50749ee65 192.168.101.3:7003

slots:10923-16383 (5461 slots) master

S: 69d94b4963fd94f315fba2b9f12fae1278184fe8 192.168.101.3:7004

replicates cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4

S: d2421a820cc23e17a01b597866fd0f750b698ac5 192.168.101.3:7005

replicates 4e7c2b02f0c4f4cfe306d6ad13e0cfee90bf5841

S: 444e7bedbdfa40714ee55cd3086b8f0d5511fe54 192.168.101.3:7006

replicates 1a8420896c3ff60b70c716e8480de8e50749ee65

Can I set the above configuration? (type ‘yes’ to accept): yes

Nodes configuration updated

Assign a different config epoch to each node

Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster

Waiting for the cluster to join…

Performing Cluster Check (using node 192.168.101.3:7001)

M: cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4 192.168.101.3:7001

slots:0-5460 (5461 slots) master

M: 4e7c2b02f0c4f4cfe306d6ad13e0cfee90bf5841 192.168.101.3:7002

slots:5461-10922 (5462 slots) master

M: 1a8420896c3ff60b70c716e8480de8e50749ee65 192.168.101.3:7003

slots:10923-16383 (5461 slots) master

M: 69d94b4963fd94f315fba2b9f12fae1278184fe8 192.168.101.3:7004

slots: (0 slots) master

replicates cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4

M: d2421a820cc23e17a01b597866fd0f750b698ac5 192.168.101.3:7005

slots: (0 slots) master

replicates 4e7c2b02f0c4f4cfe306d6ad13e0cfee90bf5841

M: 444e7bedbdfa40714ee55cd3086b8f0d5511fe54 192.168.101.3:7006

slots: (0 slots) master

replicates 1a8420896c3ff60b70c716e8480de8e50749ee65

[OK] All nodes agree about slots configuration.

Check for open slots…

Check slots coverage…

[OK] All 16384 slots covered.

1.4.查询集群信息

集群创建成功登陆任意redis结点查询集群中的节点情况。

客户端以集群方式登陆：



说明：

./redis-cli -c -h 192.168.101.3 -p 7001 ，其中-c表示以集群方式连接redis，-h指定ip地址，-p指定端口号

cluster nodes 查询集群结点信息

cluster info 查询集群状态信息



1.5.添加主节点

集群创建成功后可以向集群中添加节点，下面是添加一个master主节点

添加7007结点，参考集群结点规划章节添加一个“7007”目录作为新节点。

执行下边命令：

./redis-trib.rb add-node 192.168.101.3:7007 192.168.101.3:7001



查看集群结点发现7007已添加到集群中：



1.5.1.hash槽重新分配

添加完主节点需要对主节点进行hash槽分配这样该主节才可以存储数据。

redis集群有16384个槽，集群中的每个结点分配自已槽，通过查看集群结点可以看到槽占用情况。



给刚添加的7007结点分配槽：

第一步：连接上集群

./redis-trib.rb reshard 192.168.101.3:7001（连接集群中任意一个可用结点都行）

第二步：输入要分配的槽数量



输入 500表示要分配500个槽

第三步：输入接收槽的结点id



这里准备给7007分配槽，通过cluster nodes查看7007结点id为15b809eadae88955e36bcdbb8144f61bbbaf38fb

输入：15b809eadae88955e36bcdbb8144f61bbbaf38fb

第四步：输入源结点id



这里输入all

第五步：输入yes开始移动槽到目标结点id



1.6.添加从节点

集群创建成功后可以向集群中添加节点，下面是添加一个slave从节点。

添加7008从结点，将7008作为7007的从结点。

./redis-trib.rb add-node –slave –master-id 主节点id 添加节点的ip和端口 集群中已存在节点ip和端口

执行如下命令：

./redis-trib.rb add-node –slave –master-id cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4 192.168.101.3:7008 192.168.101.3:7001

cad9f7413ec6842c971dbcc2c48b4ca959eb5db4 是7007结点的id，可通过cluster nodes查看。



注意：如果原来该结点在集群中的配置信息已经生成cluster-config-file指定的配置文件中（如果cluster-config-file没有指定则默认为nodes.conf），这时可能会报错：

[ERR] Node XXXXXX is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0

解决方法是删除生成的配置文件nodes.conf，删除后再执行./redis-trib.rb add-node指令

查看集群中的结点，刚添加的7008为7007的从节点：



1.7.删除结点：

./redis-trib.rb del-node 127.0.0.1:7005 4b45eb75c8b428fbd77ab979b85080146a9bc017

删除已经占有hash槽的结点会失败，报错如下：

[ERR] Node 127.0.0.1:7005 is not empty! Reshard data away and try again.

需要将该结点占用的hash槽分配出去（参考hash槽重新分配章节）。

1.8.jedisCluster

1.8.1.测试代码

// 连接redis集群

@Test
public void testJedisCluster() {

JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
// 最大连接数
config.setMaxTotal(30);
// 最大连接空闲数
config.setMaxIdle(2);

//集群结点
Set<HostAndPort> jedisClusterNode = new HashSet<HostAndPort>();
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7001));
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7002));
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7003));
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7004));
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7005));
jedisClusterNode.add(new HostAndPort("192.168.101.3", 7006));
JedisCluster jc = new JedisCluster(jedisClusterNode, config);

JedisCluster jcd = new JedisCluster(jedisClusterNode);
jcd.set("name", "zhangsan");
String value = jcd.get("name");
System.out.println(value);
}

1.8.2.使用spring

配置applicationContext.xml

<!-- 连接池配置 -->
<bean id="jedisPoolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig">
<!-- 最大连接数 -->
<property name="maxTotal" value="30" />
<!-- 最大空闲连接数 -->
<property name="maxIdle" value="10" />
<!-- 每次释放连接的最大数目 -->
<property name="numTestsPerEvictionRun" value="1024" />
<!-- 释放连接的扫描间隔（毫秒） -->
<property name="timeBetweenEvictionRunsMillis" value="30000" />
<!-- 连接最小空闲时间 -->
<property name="minEvictableIdleTimeMillis" value="1800000" />
<!-- 连接空闲多久后释放, 当空闲时间>该值 且 空闲连接>最大空闲连接数 时直接释放 -->
<property name="softMinEvictableIdleTimeMillis" value="10000" />
<!-- 获取连接时的最大等待毫秒数,小于零:阻塞不确定的时间,默认-1 -->
<property name="maxWaitMillis" value="1500" />
<!-- 在获取连接的时候检查有效性, 默认false -->
<property name="testOnBorrow" value="true" />
<!-- 在空闲时检查有效性, 默认false -->
<property name="testWhileIdle" value="true" />
<!-- 连接耗尽时是否阻塞, false报异常,ture阻塞直到超时, 默认true -->
<property name="blockWhenExhausted" value="false" />
</bean>
<!-- redis集群 -->
<bean id="jedisCluster" class="redis.clients.jedis.JedisCluster">
<constructor-arg index="0">
<set>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7001"></constructor-arg>
</bean>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7002"></constructor-arg>
</bean>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7003"></constructor-arg>
</bean>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7004"></constructor-arg>
</bean>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7005"></constructor-arg>
</bean>
<bean class="redis.clients.jedis.HostAndPort">
<constructor-arg index="0" value="192.168.101.3"></constructor-arg>
<constructor-arg index="1" value="7006"></constructor-arg>
</bean>
</set>
</constructor-arg>
<constructor-arg index="1" ref="jedisPoolConfig"></constructor-arg>
</bean>

测试代码

private ApplicationContext applicationContext;

@Before
public void init() {
applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext(
"classpath:applicationContext.xml");
}

//redis集群
@Test
public void testJedisCluster() {
JedisCluster jedisCluster = (JedisCluster) applicationContext
.getBean("jedisCluster");

jedisCluster.set("name", "zhangsan");
String value = jedisCluster.get("name");
System.out.println(value);
}

2.系统添加缓存逻辑

添加缓存逻辑的原则：缓存逻辑不能影响正常的业务逻辑执行。

2.1.添加缓存后系统架构



2.2.1.缓存逻辑

查询内容时先到redis中查询是否有改信息，如果有使用redis中的数据，如果没有查询数据库，然后将数据缓存至redis。返回结果。

2、要添加缓存的位置为：

ContentServiceImpl.java

3、实现步骤

a)先创建一个key，对应一个hash数据类型

b)在hash中缓存数据，每条数据对应的key为cid

c)把内容列表转换成json数据存储。

2.2.2.缓存实现

@Override
public TaotaoResult getContentList(long cid) throws Exception{
//缓存逻辑，先判断缓存中是否有内容
try {
String contentStr = cluster.hget(TB_CONTENT_KEY, cid + "");
if (!StringUtils.isBlank(contentStr)) {
//把json字符串转换成对象列表
List<TbContent> list = JsonUtils.jsonToList(contentStr, TbContent.class);
//返回结果
return TaotaoResult.ok(list);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
//缓存不能影响正常逻辑
}
//从数据库中加载数据
TbContentExample example = new TbContentExample();
//添加条件
Criteria criteria = example.createCriteria();
criteria.andCategoryIdEqualTo(cid);
List<TbContent> list = contentMapper.selectByExample(example);

//把结果添加到redis数据库中
try {
cluster.hset(TB_CONTENT_KEY, cid + "", JsonUtils.objectToJson(list));
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
//缓存不能影响正常逻辑
}

//返回结果
return TaotaoResult.ok(list);
}