為什麼要搭建叢集

1. 通常，為了提高網站響應速度，總是把熱點資料儲存在記憶體中而不是直接從後端資料庫中讀取。 Redis是一個很好的Cache工具。大型網站應用，熱點資料量往往巨大，幾十G上百G是很正常的事兒。
2. 由於記憶體大小的限制，使用一臺 Redis 例項顯然無法滿足需求，這時就需要使用多臺.Redis作為快取資料庫。但是如何保證資料儲存的一致性呢,這時就需要搭建redis叢集.採用合理的機制,保證使用者的正常的訪問需求.
3. 採用redis叢集,可以保證資料分散儲存,同時保證資料儲存的一致性.並且在內部實現高可用的機制.實現了服務故障的自動遷移.

redis分片特點:

1.可以實現Redis記憶體資料的擴容.
2.redis分片本身沒有高可用效果的.如果當機將直接影響使用者的使用.

redis哨兵特點:

1.Redis哨兵可以實現Redis節點的高可用.但是哨兵本身沒有實現高可用機制.(最好不要引入第三方)
2.Redis哨兵有主從的結構 實現了記憶體資料的備份. 但是沒有實現記憶體擴容的效果.

升級:

需要Redis內容擴容同時需要Redis高可用性所以應該使用Redis叢集.

叢集搭建

1 準備叢集資料夾

1.準備叢集資料夾

Mkdir cluster

2.在cluster資料夾中分別建立7000-7005資料夾

2.複製配置檔案

說明:
將redis根目錄中的redis.conf檔案複製到cluster/7000/ 並以原名儲存

cp redis.conf cluster/7000/

3 .編輯配置檔案

1. 註釋本地繫結IP地址
   
2. 關閉保護模式
   
3. 修改埠號
   
4. 啟動後臺啟動
   
5. 修改pid檔案
   
6. 修改持久化檔案路徑
   
7. 設定記憶體優化策略
   
8. 關閉AOF模式
   
9. 開啟叢集配置
   
   10. 開啟叢集配置檔案
       
10. 修改叢集超時時間
    
11. 修改叢集超時時間
    

4 複製修改後的配置檔案

說明:將7000資料夾下的redis.conf檔案分別複製到7001-7005中

[root@localhost cluster]# cp 7000/redis.conf  7001/
[root@localhost cluster]# cp 7000/redis.conf  7002/
[root@localhost cluster]# cp 7000/redis.conf  7003/
[root@localhost cluster]# cp 7000/redis.conf  7004/
[root@localhost cluster]# cp 7000/redis.conf  7005/

5 批量修改

說明:分別將7001-7005檔案中的7000改為對應的埠號的名稱,
修改時注意方向鍵的使用

6 通過指令碼編輯啟動/關閉指令

1.	建立啟動指令碼  vim start.sh

2. 編輯關閉的指令碼 vim shutdown.sh

3. 啟動redis節點

sh start.sh

4. 檢查redis節點啟動是否正常
   

7 建立redis叢集

5.0版本執行 使用C語言內部管理叢集

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.126.129:7000 192.168.126.129:7001 192.168.126.129:7002 192.168.126.129:7003 192.168.126.129:7004 192.168.126.129:7005

8 Redis叢集高可用測試

1. 關閉redis主機.檢查是否自動實現故障遷移.
2. 再次啟動關閉的主機.檢查是否能夠實現自動的掛載.
   一般情況下 能夠實現主從掛載
   個別情況: 當機後的節點重啟,可能掛載到其他主節點中(7001-7002) 正確的
   

9.關於Redis叢集搭建問題說明

前提條件: redis.conf的配置檔案首先應該配置正確 碼雲中有redis配置.

搭建步驟:

1.關閉所有的redis伺服器

sh stop.sh

2.刪除多餘的檔案
由於搭建叢集之後,所有的叢集的資訊都會寫入nodes.conf檔案中,如果下次重啟會讀取其中的配置資訊實現redis叢集的主從的搭建. 所以如果需要重新搭建叢集,則必須刪除該檔案重新生成.

3.重啟redis伺服器 執行掛載命令

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.126.129:7000 192.168.126.129:7001 192.168.126.129:7002 192.168.126.129:7003 192.168.126.129:7004 192.168.126.129:7005

10. SpringBoot整合Redis叢集

redis叢集的入門案例
jedisCluster 操作整個redis叢集,連結redis的所有的節點

 @Test
    public void testCluster(){
        Set<HostAndPort> sets = new HashSet<>();
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7000));
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7001));
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7002));
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7003));
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7004));
        sets.add(new HostAndPort("192.168.126.129", 7005));
        JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(sets);
        jedisCluster.set("cluster", "叢集測試");
        System.out.println(jedisCluster.get("cluster"));
    }

Redis叢集原理

Redis叢集高可用推選原理

Redis的所有節點都會儲存當前redis叢集中的全部主從狀態資訊.並且每個節點都能夠相互通訊.當一個節點發生當機現象.則叢集中的其他節點通過PING-PONG檢測機制檢查Redis節點是否當機.當有半數以上的節點認為當機.則認為主節點當機.同時由Redis剩餘的主節點進入選舉機制.投票選舉連結當機的主節點的從機.實現故障遷移.

Redis叢集當機條件

特點:叢集中如果主機當機,那麼從機可以繼續提供服務,
當主機中沒有從機時,則向其它主機借用多餘的從機.繼續提供服務.如果主機當機時沒有從機可用,則叢集崩潰.

如果3主3從(1主1從) 最少/當機幾臺叢集崩潰? B
A. 1臺 B.2臺 C.3臺 D.4臺

如果3主6從(1主2從) 最少當機幾臺叢集崩潰? C
A. 3臺 B.4臺 C.5臺 D.6臺
說明: 如果沒有子節點 則會借用其他主機的多餘的從.

關於選舉機制-腦裂現象

說明: 當叢集進行選舉時,如果連續3次都出現了平票的結果的則可能出現腦裂的現象.(3主3從)
問題: 出現腦裂現象的概率是多少??? 1/8
數學建模:
拋銀幣連續3次出現平票的概念是多少? 1/8=12.5%
第一次: 正正 正反 反正 反反 1/2
第二次: 正正 正反 反正 反反 1/2
第三次: 正正 正反 反正 反反 1/2

預防: 增加主節點的數量可以有效的降低腦裂現象的發生.

Redis hash槽儲存資料原理

說明:

RedisCluster採用此分割槽，所有的鍵根據雜湊函式(CRC16[key]%16384)對映到0－16383槽內，共16384個槽位，每個節點維護部分槽及槽所對映的鍵值資料.根據主節點的個數,均衡劃分割槽間.

演算法:

雜湊函式: Hash()=CRC16[key]%16384

圖解

當向redis叢集中插入資料時,

1. 首先將key進行計算.之後將計算結果匹配到具體的某一個槽的區間內,
2. 之後再將資料set到管理該槽的節點中.
   

叢集面試題

問題1: Redis叢集中最多儲存16384個資料???
錯的 分割槽只負責資料的劃分 資料的儲存由記憶體決定.
crc16(key1)%16384 = 1000
crc16(key2)%16384 = 1000

問題2: Redis叢集中最多有多少臺主機?? 16384主機.
一臺主機佔用一個槽道