Redis集群的相關詳解-創新互聯

注意！要求使用的都是redis3.0以上的版本，因為3.0以上增加了redis集群的功能。

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1.redis介紹

1.1什么是redis

Redis是用C語言開發的一個開源的高性能鍵值對(key-value)的非關系型數據庫。通過多種鍵值數據類型來適應不同場景下的存儲需求，目前支持的鍵值數據類型有：
字符串，散列，列表，集合，有序集合

2.2應用場景

緩存（數據查詢、短連接、新聞內容、商品內容等等）。（最多使用）
分布式集群架構中的session分離。
聊天室的在線好友列表。
任務隊列。（秒殺、搶購、12306等等）
應用排行榜。
網站訪問統計。
數據過期處理（可以精確到毫秒）

2.Redis集群的介紹

2.1Redis集群的架構

Redis 集群中內置了 16384 個哈希槽，redis-cluster把所有的物理節點映射到[0-16383]slot上,cluster 負責維護。當需要在 Redis 集群中放置一個 key-value 時，redis 先對 key 使用 crc16 算法算出一個結果，然后把結果對 16384 求余數，這樣每個 key 都會對應一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，redis 會根據節點數量大致均等的將哈希槽映射到不同的節點

2.2 Redis集群的特點

當Redis集群啟動后，就自動在多個節點間做好分片，同時提供了分片之間的可用性：即當一部分redis節點故障或者網絡中斷后，集群還有從節點可以替代主節點繼續工作，但如果大面積的節點故障，那集群就不可用了。
Redis集群提供了：
自動將16384個數據槽點切分到多個Redis節點中
當一部分節點故障或不可達，集群依然能繼續工作

2.3 Redis集群的TCP端口

集群的每個節點都需要建立兩個TCP連接，監聽這兩個端口：
客戶端端口（一般是6379）：需要對所有客戶端和集群節點開放，用于接收客戶端指令，且集群節點需要通過該端口向客戶端轉移數據。
集群總線端口（一般是6379+10000）：只需要對集群中的所有節點開放，用于節點之間通過二進制協議通信。各節點通過集群總線檢測故障節點，更新配置等，而客戶端是不能使用該端口的。

2.4 Redis集群數據的分片

Redis集群使用的是哈希槽，有16384個哈希槽，決定一個key分配到哪個槽的算法：計算該key的CRC16,結果再模16384.
集群中的每個節點負責一部分哈希槽，比如集群中有３個節點，則：

1. 節點Ａ存儲的哈希槽范圍是：0 – 5500
2. 節點Ｂ存儲的哈希槽范圍是：5501 – 11000
3. 節點Ｃ存儲的哈希槽范圍是：11001 – 16384

這樣的分布方式方便節點的添加和刪除。比如，需要新增一個節點Ｄ，只需要把Ａ、Ｂ、Ｃ中的部分哈希槽數據移到Ｄ節點。同樣，如果希望在集群中刪除Ａ節點，只需要把Ａ節點的哈希槽的數據移到Ｂ和Ｃ節點，當Ａ節點的數據全部被移走后，Ａ節點就可以完全從集群中刪除。

因為把哈希槽從一個節點移到另一個節點是不需要停機的，所以，增加或刪除節點，或更改節點上的哈希槽，也是不需要停機的。

如果多個key都屬于一個哈希槽，集群支持通過一個命令（或事務, 或lua腳本）同時操作這些key。通過“哈希標簽”的概念，用戶可以讓多個key分配到同一個哈希槽。如果key含有大括號”{}”,則只有大括號中的字符串會參與哈希，比如”this{foo}”和”another{foo}”這２個key會分配到同一個哈希槽，所以可以在一個命令中同時操作他們。

2.5 Redis集群的主從模式

每個哈希槽都有一個主節點和多個從節點。
舉例：如果有六個節點，則分A,B,C三個為主節點，A1,B1,C1三個為對應的從節點，當A發生故障后，集群會提升A1為主節點，A1會繼承A節點的數據，其實A1就相當于A的一個副本，讓集群繼續工作。

2.5.1 redis-cluster投票:容錯

(1)投票過程是集群中所有主節點參與,如果半數以上主節點與故障主節點通信超過(cluster-node-timeout),認為當前該主節點掛掉.
(2):什么時候整個集群不可用(cluster_state:fail)?
a:如果集群任意主節點掛掉,且沒有從節點.集群進入fail狀態,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完成時進入fail狀態.
b:如果集群超過半數以上主節點掛掉，無論是否有從節點，集群都進入fail狀態.
ps:當集群不可用時,所有對集群的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)錯誤。

2.6 Redis集群的一致性保證

Redis集群不能保證強一致性。一些已經向客戶端確認寫成功的操作，會在某些不確定的情況下丟失。

產生寫操作丟失的第一個原因，是因為主從節點之間使用了異步的方式來同步數據。

一個寫操作是這樣一個流程：

1. 1)客戶端向主節點B發起寫的操作
2. 2)主節點B回應客戶端寫操作成功
3. 3)主節點B向它的從節點B1,B2,B3同步該寫操作

從上面的流程可以看出來，主節點B并沒有等從節點B1,B2,B3寫完之后再回復客戶端這次操作的結果。所以，如果主節點B在通知客戶端寫操作成功之后，但同步給從節點之前，主節點Ｂ故障了，其中一個沒有收到該寫操作的從節點會晉升成主節點，該寫操作就這樣永遠丟失了。

節點超時（node timeout）：對集群來說非常重要，當達到了這個節點超時的時間之后，主節點被認為已經宕機，可以用它的一個從節點來代替。同樣，在節點超時時，如果主節點依然不能聯系到其他主節點，它將進入錯誤狀態，不再接受寫操作。

2.7 Redis集群的參數配置

在redis.conf中的一些參數說明：

cluster-enabled <yes/no>:
如果配置”yes”則開啟集群功能，此redis實例作為集群的一個節點，否則，它是一個普通的單一的redis實例。

cluster-config-file :
注意：雖然此配置的名字叫“集群配置文件”，但是此配置文件不能人工編輯，它是集群節點自動維護的文件，主要用于記錄集群中有哪些節點、他們的狀態以及一些持久化參數等，方便在重啟時恢復這些狀態。通常是在收到請求之后這個文件就會被更新。

cluster-node-timeout :
這是集群中的節點能夠失聯的大時間，超過這個時間，該節點就會被認為故障。如果主節點超過這個時間還是不可達，則用它的從節點將啟動故障遷移，升級成主節點。注意，任何一個節點在這個時間之內如果還是沒有連上大部分的主節點，則此節點將停止接收任何請求。

cluster-slave-validity-factor :
如果設置成０，則無論從節點與主節點失聯多久，從節點都會嘗試升級成主節點。如果設置成正數，則cluster-node-timeout乘以cluster-slave-validity-factor得到的時間，是從節點與主節點失聯后，此從節點數據有效的最長時間，超過這個時間，從節點不會啟動故障遷移。假設cluster-node-timeout=5，cluster-slave-validity-factor=10，則如果從節點跟主節點失聯超過50秒，此從節點不能成為主節點。注意，如果此參數配置為非0，將可能出現由于某主節點失聯卻沒有從節點能頂上的情況，從而導致集群不能正常工作，在這種情況下，只有等到原來的主節點重新回歸到集群，集群才恢復運作。

cluster-migration-barrier
:主節點需要的最小從節點數，只有達到這個數，主節點失敗時，它從節點才會進行遷移。更詳細介紹可以看本教程后面關于副本遷移到部分。

cluster-require-full-coverage
<yes/no>:在部分key所在的節點不可用時，如果此參數設置為”yes”(默認值),
則整個集群停止接受操作；如果此參數設置為”no”，則集群依然為可達節點上的key提供讀操作。

以上所述是小編給大家介紹的Redis集群的相關詳解整合，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復大家的。在此也非常感謝大家對創新互聯網站的支持！

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