Redis Cluster学习笔记1

Redis集群的几个重要特征：

(1).Redis 集群的分片特征在于将键空间分拆了16384个槽位，每一个节点负责其中一些槽位。

(2).Redis提供一定程度的可用性,可以在某个节点宕机或者不可达的情况下继续处理命令.

(3).Redis 集群中不存在中心（central）节点或者代理（proxy）节点， 集群的其中一个主要设计目标是达到线性可扩展性（linear scalability）。

Redis 集群的键空间被分割为 16384 （2^14)个槽（slot）， 集群的最大节点数量也是 16384 个（推荐的最大节点数量为 1000 个），同理每个主节点可以负责处理1到16384个槽位。

当16384个槽位都有主节点负责处理时，集群进入”稳定“上线状态，可以开始处理数据命令。当集群没有处理稳定状态时，可以通过执行重配置（reconfiguration）操作，使得每个哈希槽都只由一个节点进行处理。

重配置指的是将某个/某些槽从一个节点移动到另一个节点。一个主节点可以有任意多个从节点， 这些从节点用于在主节点发生网络断线或者节点失效时， 对主节点进行替换。

集群的使用公式CRC16（Key）&16383计算key属于哪个槽：

CRC16其结果长度为16位。

部分内容摘自附录2。Redis 集群中的节点不仅要记录键和值的映射，还需要记录集群的状态，包括键到正确节点的映射。它还具有自动发现其他节点，识别工作不正常的节点，并在有需要时，在从节点中选举出新的主节点的功能。

为了执行以上列出的任务， 集群中的每个节点都与其他节点建立起了“集群连接（cluster bus）”， 该连接是一个 TCP 连接， 使用二进制协议进行通讯。

节点之间使用 Gossip 协议 来进行以下工作：

a).传播（propagate）关于集群的信息，以此来发现新的节点。

b).向其他节点发送 PING 数据包，以此来检查目标节点是否正常运作。

c).在特定事件发生时，发送集群信息。

除此之外， 集群连接还用于在集群中发布或订阅信息。

集群节点不能前端代理命令请求， 所以客户端应该在节点返回 -MOVED 或者 -ASK 转向（redirection）错误时， 自行将命令请求转发至其他节点。

客户端可以自由地向集群中的任何一个节点发送命令请求， 并可以在有需要时， 根据转向错误所提供的信息， 将命令转发至正确的节点， 所以在理论上来说， 客户端是无须保存集群状态信息的。但如果客户端可以将键和节点之间的映射信息保存起来， 可以有效地减少可能出现的转向次数， 籍此提升命令执行的效率。

每个节点在集群中由一个独一无二的 ID标识， 该 ID 是一个十六进制表示的 160 位随机数，在节点第一次启动时由 /dev/urandom 生成。节点会将它的 ID 保存到配置文件， 只要这个配置文件不被删除， 节点就会一直沿用这个 ID 。一个节点可以改变它的 IP 和端口号， 而不改变节点 ID 。 集群可以自动识别出IP/端口号的变化， 并将这一信息通过 Gossip协议广播给其他节点知道。

下面是每个节点都有的关联信息， 并且节点会将这些信息发送给其他节点：

a).节点所使用的 IP 地址和 TCP 端口号。

b).节点的标志（flags）。

c).节点负责处理的哈希槽。

b).节点最近一次使用集群连接发送 PING 数据包（packet）的时间。

e).节点最近一次在回复中接收到 PONG 数据包的时间。

f).集群将该节点标记为下线的时间。

g).该节点的从节点数量。

在了解Redis Cluster的集群基本特征后，我们首先搭建出这个Redis Cluster集群。

wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.1.tar.gz tar xvzf redis-3.0.1.tar.gz cd redis-3.0.1/ make -j #apt-get install tcl make test ###将redis安装到/usr/local/redis3上 #cd src && make PREFIX=/usr/local/redis3 install ###创建符号链接  #ls /usr/local/redis3/bin/redis-* /usr/local/redis3/bin/redis-benchmark  /usr/local/redis3/bin/redis-check-dump  /usr/local/redis3/bin/redis-sentinel /usr/local/redis3/bin/redis-check-aof  /usr/local/redis3/bin/redis-cli         /usr/local/redis3/bin/redis-server #for i in `cd /usr/local/redis3/bin; ls redis-*` do ln -s /usr/local/redis3/bin/$i /usr/local/bin/$i done; #mkdir -p /usr/local/redis3/conf #ln -sf /usr/local/redis3/conf /etc/redis3 ###检查版本信息 redis-cli -v redis-cli 3.0.1

port 7001 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes

文件中的 cluster-enabled 选项用于开实例的集群模式， 而 cluster-conf-file 选项则设定了保存节点配置文件的路径， 默认值为 nodes.conf。该节点配置文件无须人为修改，它由Redis集群在启动时自动创建， 并在有需要时自动进行更新。

若要让集群正常运作至少需要三个主节点，我们的环境中，每个主节点附带一个从节点，所以一共六个节点。端口为7001-7006。

在/app/redis3， 并创建六个以端口号为名字的子目录， 稍后我们在将每个目录中运行一个 Redis 实例：

cd /app/redis3 mkdir 7001 7002 7003 7004 7005 7006  cp /etc/redis3/conf/redis.conf  /app/redis3/7001/ ...... cp /etc/redis3/conf/redis.conf  /app/redis3/7006/

cd /app/redis3/7001;nohup redis-server redis.conf & cd /app/redis3/7002;nohup redis-server redis.conf & ......

/app/redis3/7006# tail -f nohup.out 27040:M 09 May 22:53:50.197 * No cluster configuration found, I'm 1984c27297c6ef50bbfcbd35c11b93cc40ba17e4 /app/redis3/7006# cat nodes.conf  d2b437ca8b9007dcdb63ac16210f6540860361e3 :0 myself,master - 0 0 0 connected vars currentEpoch 0 lastVoteEpoch 0

~/redis-3.0.1/src# apt-get install ruby gem ~/redis-3.0.1/src# gem sources -a http://ruby.taobao.org/ ~/redis-3.0.1/src# gem install redis ~/redis-3.0.1/src# cp redis-trib.rb /usr/local/redis3/bin/ ~/redis-3.0.1/src# ln -sf /usr/local/redis3/bin/redis-trib.rb /usr/bin/redis-trib.rb ~/redis-3.0.1/src# redis-trib.rb create --replicas 1  127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 127.0.0.1:7006 M: 1984c27297c6ef50bbfcbd35c11b93cc40ba17e4 127.0.0.1:7001    slots:0-5460 (5461 slots) master M: 481e256be4c724f5a2c64a761e52b4be61ca45b4 127.0.0.1:7002    slots:5461-10922 (5462 slots) master M: b5b652fa02d9999861e66c843b01fd2700c02adf 127.0.0.1:7003    slots:10923-16383 (5461 slots) master S: 821ec823dc0c2d4f65319e84fe74157fb1014155 127.0.0.1:7004    replicates 1984c27297c6ef50bbfcbd35c11b93cc40ba17e4 S: b3b8541b9520d707180d56a2fb3cf3ee6895ed10 127.0.0.1:7005    replicates 481e256be4c724f5a2c64a761e52b4be61ca45b4 S: d2b437ca8b9007dcdb63ac16210f6540860361e3 127.0.0.1:7006    replicates b5b652fa02d9999861e66c843b01fd2700c02adf Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): [OK] All nodes agree about slots configuration. >>> Check for open slots... >>> Check slots coverage... [OK] All 16384 slots covered.

redis-cli -p 7001 cluster nodes 481e256be4c724f5a2c64a761e52b4be61ca45b4 127.0.0.1:7002 master - 0 1431186119174 2 connected 5461-10922 b3b8541b9520d707180d56a2fb3cf3ee6895ed10 127.0.0.1:7005 slave 481e256be4c724f5a2c64a761e52b4be61ca45b4 0 1431186120677 5 connected d2b437ca8b9007dcdb63ac16210f6540860361e3 127.0.0.1:7006 slave b5b652fa02d9999861e66c843b01fd2700c02adf 0 1431186119174 6 connected b5b652fa02d9999861e66c843b01fd2700c02adf 127.0.0.1:7003 master - 0 1431186118673 3 connected 10923-16383 821ec823dc0c2d4f65319e84fe74157fb1014155 127.0.0.1:7004 slave 1984c27297c6ef50bbfcbd35c11b93cc40ba17e4 0 1431186120176 4 connected 1984c27297c6ef50bbfcbd35c11b93cc40ba17e4 127.0.0.1:7001 myself,master - 0 0 1 connected 0-5460

redis-cli -p 7001 127.0.0.1:7001> set a 1  (error) MOVED 15495 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7001> get a (error) MOVED 15495 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7001> set b 1 OK

节点会对命令请求进行分析和key的slot计算，并且会查找这个命令所要处理的键所在的槽。如果要查找的哈希槽正好就由接收到命令的节点负责处理， 那么节点就直接执行这个命令。

另一方面， 如果所查找的槽不是由该节点处理的话， 节点将查看自身内部所保存的哈希槽到节点 ID 的映射记录， 并向客户端回复一个 MOVED 错误。上面的错误信息包含键 x 所属的哈希槽15495， 以及负责处理这个槽的节点的 IP 和端口号 127.0.0.1:7003 。

虽然我们用Node ID来标识集群中的节点， 但是为了让客户端的转向操作尽可能地简单， 节点在 MOVED 错误中直接返回目标节点的 IP 和端口号， 而不是目标节点的 ID 。客户端应该记录槽15495由节点127.0.0.1:7003负责处理“这一信息， 这样当再次有命令需要对槽15495执行时， 客户端就可以加快寻找正确节点的速度。这样，当集群处于稳定状态时，所有客户端最终都会保存有一个哈希槽至节点的映射记录，使得集群非常高效： 客户端可以直接向正确的节点发送命令请求， 无须转向、代理或者其他任何可能发生单点故障（single point failure）的实体（entiy）。

^^

参考：

http://www.redis.cn/topics/cluster-tutorial.html

http://redis.readthedocs.org/en/latest/topic/cluster-spec.html