Redis（1.11）Redis4.0.11 cluster 分布式集群搭建

概念与了解：Redis（1.7）Redis高可用架构（理论篇）

【0】试验环境

结构图如下：

（这里试验没有那么多机器，就用3台机器搭建试验）

redis1是redis集群的一个节点A，上面运行了两个redis实例，7001 7004

redis2是redis集群的一个节点B，上面运行了两个redis实例，7002 7005

redis3是redis集群的一个节点C，上面运行了两个redis实例，7003 7006

-- 试验集群包含 A/B/C A1/B1/C1 6个节点

　　A、B、C 为主节点对应Redis实例：7001 7002 7003

　　A1、A2、A3 为主节点的从库，对应Redis实例：7004 7005 7006

-- 交叉构建主从节点，对应关系为

　　【A > B】　　【B>C】　　【C>A1】

　　　　A：192.168.135.173

　　　　B：192.168.135.174

　　　　C：192.168.135.175

-- IP与端口分布：

redis4.0.11版本

cluster1：

　　主：192.168.135.173 7001 /data/redis/redis-cluster/nodes-7001/redis.conf

　　备：192.168.135.174 7005 /data/redis/redis-cluster/nodes-7005/redis.conf

cluster2：

　　主：192.168.135.174 7002 /data/redis/redis-cluster/nodes-7002/redis.conf

　　备：192.168.135.175 7006 /data/redis/redis-cluster/nodes-7006/redis.conf

cluster3：

　　主：192.168.135.175 7003 /data/redis/redis-cluster/nodes-7003/redis.conf

　　备：192.168.135.175 7004 /data/redis/redis-cluster/nodes-7004/redis.conf

-- 外界连接策略

　　外端可以用F5、keepalived+haproyx结果，实现2个负载均衡（3台主的写，3台备的读）

【1】安装redis

　　详细参考：Redis（1.1）linux下安装redis

　　快速安装：

#【1.1】构建目录
#173
mkdir -p /data/redis/7001data
mkdir -p /data/redis/7001log
mkdir -p /data/redis/7001conf
mkdir -p /data/redis/7004data
mkdir -p /data/redis/7004log
mkdir -p /data/redis/7004conf
#174
mkdir -p /data/redis/7002data
mkdir -p /data/redis/7002log
mkdir -p /data/redis/7002conf
mkdir -p /data/redis/7005data
mkdir -p /data/redis/7005log
mkdir -p /data/redis/7005conf
#175
mkdir -p /data/redis/7003data
mkdir -p /data/redis/7003log
mkdir -p /data/redis/7003conf
mkdir -p /data/redis/7006data
mkdir -p /data/redis/7006log
mkdir -p /data/redis/7006conf

#【1.2】安装（其实这一步可以省略，多实例不过是用不同的配置文件启动redis而已）

cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7001data' install 
cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7004data' install

cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7002data' install 
cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7005data' install

cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7003data' install 
cd /soft/redis-4.0.14 && make PREFIX='/data/redis/7006data' install

#【1.3】配置文件
vim /data/redis/7001conf/7001redis.conf
vim /data/redis/7004conf/7004redis.conf
vim /data/redis/7002conf/7002redis.conf
vim /data/redis/7005conf/7005redis.conf
vim /data/redis/7003conf/7003redis.conf
vim /data/redis/7006conf/7006redis.conf

然后目录和名字对应改一下即可（参数参考：Redis配置文件（4.0.14））

daemonize yes
logfile "/data/redis/7001log/redis.log"
#requirepass 123456
#masterauth 123456
bind 192.168.135.173 127.0.0.1
pidfile /data/redis/7001conf/redis.pid
dbfilename redis.rdb
dir /data/redis/7001conf/
port 7001
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync always

cluster-enabled yes 
cluster-config-file nodes-7001.conf 
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

【1.4】全部启动起来

redis-server /data/redis/7001conf/7001redis.conf

.....以此为例

【1.5】构建的启动脚本 /data/redis/startall.sh,举例如下（每个机器根据自身情况修改）

#!/bin/bash
if [ $1 == 'start' ]; then
redis-server /data/redis/7002conf/7002redis.conf
redis-server /data/redis/7005conf/7005redis.confelse
redis-cli -p 7002 -h 192.168.135.174 shutdown
redis-cli -p 7005 -h 192.168.135.174 shutdownfi

【2】安装redis-trib所需的 ruby脚本

　　注意（本文用的4.0.11 所以需要用ruby等一系列很麻烦的操作。redis 5.0以后的版本可以直接使用 redis-cli的方式搭建（redis-cli --cluster create 192.168.80.131:7001 192.168.80.131:7002 192.168.80.131:7003 192.168.80.131:7004 192.168.80.131:7005 192.168.80.131:7006 --cluster-replicas 1），省去了第【2】步，直接到【3】）

　　一台机器装即可

　　 3.0以上的redis才支持cluster，且需要 ruby 2.2以上版本才支持 redis-trib命令，而Centos7中默认的是2.0版本

　　ruby下载：http://www.ruby-lang.org/zh_cn/downloads/

　　ruby安装：http://www.ruby-lang.org/zh_cn/documentation/installation/#yum

　　如果是直接下的tar.gz，一般是源码。

　　yum源配置：Yum源配置

　　离线安装：https://blog.csdn.net/zhanaolu4821/article/details/99750304


#[2.1] 查看ruby是否存在

ruby -v
#如果存在则需要卸载原来的老版本

rpm -e ruby-2.0.0.648-33.el7_4.x86_64 --nodeps
rpm -e ruby-irb-2.0.0.648-33.el7_4.noarch --nodeps
rpm -e ruby-libs-2.0.0.648-33.el7_4.x86_64 --nodeps


#【2.2】安装依赖包

yum install -y zlib-devel curl-devel openssl-devel httpd-devel apr-devel apr-util-devel


#【2.3】源码安装ruby
#不存在可以去官网下载安装
#源码安装

./configure
make 
make install
ruby -v #检查是否安装成功


#默认情况下，Ruby 安装到 /usr/local 目录，并且已经在usr/local/bin/下面加了环境变量。
#如果想使用其他目录，可以把 --prefix=DIR 选项传给 ./configure 脚本。如果命令还是没用则退出登录用户再重登试试。

#【2.4】ruby-redis.gem安装(必须联网)
#这一步如果报错参考：gem install redis报错
#添加国内源命令
#gem source -l #查看当前gem源
#gem source -a https://gems.ruby-china.com/

#删除国外源并添加国内源

gem sources --add gem source -a https://gems.ruby-china.com/ --remove https://rubygems.org/

#要是自己下载的包就直接这样既可 gem install /soft/redis-4.1.3.gem
#要是网络安装
　　gem install redis

【3】创建redis cluster

前置核心：

　　（1）要先启动redis服务端

　　（2）设置集群的时候密码必须为空，可以设计好集群后再配置密码

　　（3）配置文件中的 bind 127.0.0.1 必须要改，改成 bind youripv4 127.0.0.1 ，这样其他机器和本机都可以直接访问

　　（4）如果redis数据库数据不为空，则删除掉所有的数据（比如 aof,rdb 等，还不赶紧则 flushall）

#【3.1】切换到源码目录下
cd /soft/redis-4.0.14/src/
cp ./redis-trib.rb /usr/bin  #添加环境变量



#【3.2】开始创建集群
redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.135.173:7001 192.168.135.173:7004 192.168.135.174:7002 192.168.135.174:7005 192.168.135.175:7003 192.168.135.175:7006

#5.0以后可以直接用 redis-cli --cluster create 192.168.80.131:7001 192.168.80.131:7002 192.168.80.131:7003 192.168.80.131:7004 192.168.80.131:7005 192.168.80.131:7006 --cluster-replicas 1
--cluster-replicas 1表示希望为集群中的每个主节点创建一个从节点(一主一从)。
--cluster-replicas 2表示希望为集群中的每个主节点创建两个从节点(一主二从)。

输完命令后，集群相关信息会展现出来如下图：（这个主从是自动判断分配的）

构建成功如下图：

#【3.3】创建失败

参考：Redis（1.12）Redis cluster搭建常见错误

【4】连接集群及核验

#【4.1】去任意节点登录集群 redis-cli -c
redis-cli -c -h 192.168.135.173 -p 7001

#【4.2】使用的时候会自动分布
set 和 get 都会跳到对应的实例上去。

#【4.3】核验检查

　（1）redis-trib.rb check 192.168.135.173:7001 #（任意节点的IP:端口即可）

　（2）任意节点 redis-cli -c 登录上去之后，使用 CLUSTER 命令（按tab 可以自动补全）

　　redis -c -h 192.168.135.173 -p 7001

　　　　（2.1）CLUSTER NODES

　　（2.2）CLUSTER INFO

【5】添加删除集群节点

注意，千万不要cluster增删节点命令与 redis-trib.rb 增删节点混用！！！

【5.0】新增节点规划与操作

cluster 相关命令参考：https://www.cnblogs.com/kevingrace/p/7910692.html

192.168.135.174:7007
192.168.135.175:7008

192.168.135.174：　
　　　　cd /data/redis　
　　　　mkdir -p 7007{conf,log}
　　　　cp 7002conf/7002redis.conf 7007conf/7007redis.conf
　　　　#修改配置文件中的7002为7007即可

192.168.135.175：　　
　　　　cd /data/redis
　　　　mkdir -p 7008{conf,log}
　　　　cp 7003conf/7003redis.conf 7008conf/7008redis.conf
　　　　#修改配置文件中的7003为7008即可

【5.1】cluster meet 命令增删节点

【5.1.1】Cluster meet 增加节点（不建议使用这种办法，建议使用【5.2】）

#在任意节点登录都可以，我这里用 173:7001 节点登录了
redis-cli -c -h 192.168.135.173 -p 7001

#添加节点命令（用这个命令添加进来默认是没有分配槽位的，会在需要的时候自动把其他MSTER的槽位转移过来用的）
cluster meet 192.168.135.174 7007
cluster meet 192.168.135.175 7008

#效果如下图，默认是以主节点的身份添加进来的

#把其中一个设置为从，这里设置192.168.135.175:7008为7007的从

　　A：比如要登录7008

　　　　redis-cli -p 7008 -h 192.168.135.175 -c

B: 在A的登录环境下， cluster replicate 7007node_id

　　　　cluster replicate d80a9c494633a6d84697ac5330dfb024e4a0866d

　　　　#这是在没进行任何操作的情况，如果已经进行了set相关

　　　　Node 192.168.135.173:7001 is not empty　　

　　　查看了一下，原来是7008因为我之前set了一下，自动给它分配了一个槽位，所以如上图操作，我把该槽位释放掉就可以执行让其变成从库了！

　　　　但如上图所示，并没有自动分配槽位给新增的主节点，而是等到使用的时候才会按需分配，且我们的13026槽位也并没有分配给某个具体master节点.所以，检查报错如下：

　　　　出现新的错误：[ERR] Not all 16384 slots are covered by nodes

　　　　修复：redis-trib.rb fix 192.168.135.175:7008 即，把这个槽从新分配一下给master

【5.1.2】cluster forget 命令移除节点

#登录
　　redis-cli -p 7001 -h 192.168.135.173 -c

#（1）移除节点命令(移除7007
　　CLUSTER FORGET d80a9c494633a6d84697ac5330dfb024e4a0866d

#（2）发现错误
　　(error)ERR Can't forget my master!
　　(error)ERR I tried hard but I can't forget myself...
　　#意思就是，从节点不能移除 master 节点，且如果登录的是主节点要移除的是自己也不行

#（3）解决办法
　　切换到另外一个主节点即可。
　　例如，删除 7007和7008
　　cluster forget d80a9c494633a6d84697ac5330dfb024e4a0866d
　　cluster forget c70173985021665bacd74231f03c2a001468e703

#（4）核验
　　cluster nodes
#（5）保存当前配置
　　cluster saveconfig

【5.2】redis-trib.rb 增删节点

参考：redis使用总结（二）

【5.2.1】redis-trib.rb 增加扩张节点

#（1）新增主节点，7001是原本存在的主节点（这里可以是集群中的任意节点），7007是新主节点
　　redis-trib.rb add-node 192.168.135.174:7007 192.168.135.173:7001
　　#命令的意思是，添加主节点 192.168.135.174:7001   到 192.168.135.17:7001所在集群

　　#报错,因为我们之前使用过它加入进群
　　　　[ERR] Node 192.168.135.174:7007 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0.

　　#解决
　　在192.168.135.174机器上
　　　　redis-cli -p 7007 -h 192.168.135.174 shutdown
　　　　rm -rf /data/redis/7007conf/{appendonly.aof,redis.rdb,redis.pid,nodes-7007.conf}
　　　　redis-server /data/redis/7007conf/7007redis.conf
　　再次执行命令，执行成功，如下图：

#（2）登录集群任意节点,获取 id标识
　　redis-cli -h 192.168.135.173 -c -p 7001 cluster nodes 

#（3）添加从节点，7001是原本存在的主节点（这里可以写集群中的任意节点信息），7008是新增为7007从库的新节点
　　redis-trib.rb add-node --slave --master-id c70173985021665bacd74231f03c2a001468e703 192.168.135.175:7008 192.168.135.173:7001
　　#命令的意思，添加从节点，然后其主节点ID为...(通过cluster nodes获取 7007的id)，从节点IP:端口， 加入 192.168.135.173:7001 所在的集群

#（4）为主节点重新分配solt
　　redis-trib.rb reshard 192.168.135.174:7007
　　　　#重新分配，会弹出如下对话框，输入4000，即设置该节点slot数为4000
　　How many slots do you wan to move(from 1 to 16384)? 4000 
    What is the receiving node ID? #输入7007的 id
　  Source node #1:all #从哪里分配？all则标识全部节点重新洗牌分配（新环境可以，但旧环境会导致停机的）,也可以写具体的node_id

　　#自动平衡槽数量
　　　　redis-trib.rb rebalance 192.168.135.174:7007

【5.2.2】redis-trib.rb 缩减节点

#（1）流程说明

　　A：确定要下线移除的节点是否存在slot，如果有，需要先把slot迁移到其他节点，保证整个集群槽节点映射的完整性；
　　
　　B：当下线的节点没有槽或本身是从节点时，就可以通知集群内其他节点（或者叫忘记节点），当下线的节点被集群忘记后正常关闭。

#（2）登录任意集群节点查看 node_id
　　redis-cli -c -h 192.168.135.173 -p 7001 cluster nodes

#（3）删除节点

　　#分为两种，一种是删除主节点 192.168.135.174:7007，另一种是删除从节点 192.168.135.175:7008
　　
　　#删除从节点7008（因为没有分配哈希槽，可以直接删除）
　　　　redis-trib.rb del-node 192.168.135.175:7008 c70173985021665bacd74231f03c2a001468e703
　　　　#redis-trib.rb del-node ip:port node_id
　　
　　#删除主节点7007（分配了hash槽，需要把hash槽转移到别的节点去，才能够删除）
　　直接删除肯定会报错的：

 　　　　
#（4）缩减槽位
redis-trib.rb reshard 192.168.135.174:7007 #后面这个IP及端口，其实是集群内任意节点都可以，主要是为了让命令识别是哪个集群，任意节点都可以让其识别出整个集群信息
#redis-trib.rb reshard --from e37957bd67cc4932183c6549ee7368cbc93b7499 --to ba694e2969adb6c06a1f7dc596168ccc57ee9e1d --slots 1500 --yes 192.168.135.173:7001

看上图中，下班部分的框线，意思是

　　（1）想要移走多少个slot？

　　（2）谁接受这些slot，这里我写的node_id 是7001的

　　（3）这些移动的槽来源在哪里，写我们的7007对应的node_id即可

　　#移走之后，可以删掉7007节点了

　　　　redis-trib.rb del-node 192.168.135.174:7007 99a603ef36215bfadf382dadb62f9bfe59711b41


#知道了上面reshard意思，我们可以直接用命令写完这些，不需要交互方式写。
　　redis-trib.rb reshard --from e37957bd67cc4932183c6549ee7368cbc93b7499 --to ba694e2969adb6c06a1f7dc596168ccc57ee9e1d --slots 1500 --yes 192.168.135.173:7001
#把7001对应的node_id 移动1500个槽给 7004

【6】redis cluster的故障转移

　 redis集群实现了，高可用，当集群内少量节点出现故障时，通过故障转移可以保证集群正常对外服务。

　　当集群里某个节点出现了问题，redis集群内的节点通过Ping Pong消息发现节点是否健康，是否有故障。

　　故障恢复：

　　　　如果下线节点是主节点，则需要在它的从节点中选一个替换它，保证集群的高可用，转移过程如下：

　　　　　　（1）资格检查（必须要主节点才有资格投票）

　　　　　　（2）准备选举时间

　　　　　　（3）发起投票

　　　　　　（4）选举投票，从库>50%

【6.1】查看当前集群状况，构造测试数据

redis-cli -c -p 7001 -h 192.168.135.173

好，如上图，现在三个主库上都有了。

模拟：现在重启 192.168.135.175 机器，包含7003和7006 2个节点

　　如上图，之前t5是在7006的，现在get t5切换到了7002 证明已经自动故障转移了

　　重启 192.168.135.175 7003和7006 节点之后，我们可以看到主从又自动分配了，但原本的主从关系已经随着故障转移彻底改变了。

【7】集群性能测试方法

这个命令在/data/redis/bin/redis-benchmark ，是redis自带的。

用法及参数如下：

redis-benchmark [-h <host>] [-p <port>] [-c <clients>] [-n <requests>] [-k <boolean>]

 -h <hostname>      Server hostname (default 127.0.0.1)
 -p <port>          Server port (default 6379)
 -s <socket>        Server socket (overrides host and port)
 -a <password>      Password for Redis Auth
 -c <clients>       Number of parallel connections (default 50)
 -n <requests>      Total number of requests (default 100000)
 -d <size>          Data size of SET/GET value in bytes (default 3)
 --dbnum <db>       SELECT the specified db number (default 0)
 -k <boolean>       1=keep alive 0=reconnect (default 1)
 -r <keyspacelen>   Use random keys for SET/GET/INCR, random values for SADD
  Using this option the benchmark will expand the string __rand_int__
  inside an argument with a 12 digits number in the specified range
  from 0 to keyspacelen-1. The substitution changes every time a command
  is executed. Default tests use this to hit random keys in the
  specified range.
 -P <numreq>        Pipeline <numreq> requests. Default 1 (no pipeline).
 -e                 If server replies with errors, show them on stdout.
                    (no more than 1 error per second is displayed)
 -q                 Quiet. Just show query/sec values
 --csv              Output in CSV format
 -l                 Loop. Run the tests forever
 -t <tests>         Only run the comma separated list of tests. The test
                    names are the same as the ones produced as output.
 -I                 Idle mode. Just open N idle connections and wait.

Examples:

 Run the benchmark with the default configuration against 127.0.0.1:6379:
   $ redis-benchmark

 Use 20 parallel clients, for a total of 100k requests, against 192.168.1.1:
   $ redis-benchmark -h 192.168.1.1 -p 6379 -n 100000 -c 20

 Fill 127.0.0.1:6379 with about 1 million keys only using the SET test:
   $ redis-benchmark -t set -n 1000000 -r 100000000

 Benchmark 127.0.0.1:6379 for a few commands producing CSV output:
   $ redis-benchmark -t ping,set,get -n 100000 --csv

 Benchmark a specific command line:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 eval 'return redis.call("ping")' 0

 Fill a list with 10000 random elements:
   $ redis-benchmark -r 10000 -n 10000 lpush mylist __rand_int__

 On user specified command lines __rand_int__ is replaced with a random integer
 with a range of values selected by the -r option.

案例语句：

#(1)常规通用
-c 客户端，-r 请求多少个随机key ，-n 总请求量 ，-t 操作  ，-P 通道、线程
time /data/redis/bin/redis-benchmark -h 192.168.135.173 -p 7001 -c 200 -r 1000000 -n 2000000 -t get,set,lpush,lpop -P 16 -q

#(2)100个并发连接，100000个请求，检测host为192.168.135.173,port为6379的redis服务器性能
redis-benchmark -h 192.168.135.173 -p 7001 -c 100 -n 100000

#(3)测试存取大小为100字节的数据包的性能
redis-benchmark -h 192.168.135.173 -p 7001 -q -d 100

#(4)测试某些redis操作的性能
redis-benchmark -t set,lpush -n 100000 -q

#(5)只测试某些值存取的性能
redis-benchmark -n 100000 -q script load "redis.call('set','key1','value1')"

【8】redis5.0.x版本集群安装

所有的步骤思路，和4.0.11并无不同，只是命令语法改了一点而已

【8.1】创建集群并自动分配槽

redis-cli --cluster create 192.168.80.131:7001 192.168.80.131:7002 192.168.80.131:7003 192.168.80.131:7004 192.168.80.131:7005 192.168.80.131:7006 --cluster-replicas 1

【8.2】对集群槽位重新分片

redis-cli --cluster reshard 192.168.135.173:7001
　　
　　How many slots do you want to move(from 1 to 16384)? 需要移动分配的槽位数量
　　What is the receiving node ID  指定接收这些槽位数的 节点ID
　　Source node #1:  all/ID 重新分片的源节点（source node）
　　Do you want to proceed with the proposed reshard plan (yes/no)? yes 确认

【8.3】检查集群是否正常

redis-cli --cluster check 192.168.135.173:7001

【8.4】添加节点

redis-cli --cluster add-node 192.168.135.174:7007 192.168.135.173:7001

#命令中的 add-node 表示我们要 将一个节点添加到集群里面， add-node 之后跟着的是新节点的 IP 地址和端口号， 再之后跟着的是集群中任意一个已存在节点的 IP 地址和端口号
和其他主节点相比， 新节点还有两点区别：
　　新节点没有包含任何数据， 因为它没有包含任何哈希桶。
　　尽管新节点没有包含任何哈希嘈， 但它仍然是一个主节点， 所以在集群需要将某个从节点升级为新的主节点时， 这个新节点不会被选中。

（1）添加节点后，让节点成为主节点

　　#可以使用如下命令来分配槽位使其成为真正的主节点。

　　　　redis-cli --cluster reshard 192.168.135.174:7007 (这个IP+端口，可以是集群内任意节点信息)

（2）添加节点后，让节点变成从节点
　　
　　#实现使用 cluster nodes 查看好对应的主节点 node_id =》登录上从节点：redis-cli -h 192.168.135.174 -p 7007 =》 设置该节点为指定主节点node_id的从库：命令如下

　　　　redis 192.168.135.174:7007> cluster replicate 主节点ID

【8.5】删除节点

#删除从节点
　　redis-cli --cluster del-node 192.168.135.174:7007 10363eb...

　#删除主节点
　　　　#如果主节点有从节点，将从节点转移到其他主节点
　　　　#如果主节点有slot，去掉分配的slot，然后在删除主节点

　　　　redis-cli --cluster del-node 192.168.135.174:7007 108929...

　　　　[ERR] Node 127.0.0.1:7003 is not empty! Reshard data away and try again.

　　　　[ERR] 哈希槽非空

#重新分片去掉所有哈希槽

　　　　redis-cli --cluster reshard 192.168.135.174:7007

#重新分片后从节点也自动转移到其他主节点了

　　　　redis-cli --cluster del-node 192.168.135.174:7007 10363eb...