Redis集群(docker版)——从原理到实战超详细

一、问题：1~2亿数据如何缓存？

  分布式存储，Redis实现方案常见有三种：

哈希取余分区

原理：
	在一个Redis集群中，用户每次读写操作都根据公式：hash（key）/ n ，决定数据映射到哪一个节点上；

优点：
	简单有效，只需要预估好数据，规划好节点，就能保证一段时间的数据支撑
	使用Hash算法让固定的一部分请求落到同一台服务器上，起到负载均衡、分而治之的作用。

缺点：
	扩缩容比较麻烦，每次数据变动导致节点有变动，映射关系就需要重新进行计算
	某台机器宕机，机器数量就发生了变化，公式计算结果全部改变

一致性哈希算法分区

原理：
	首先，将0~2^32看做一个首位相接的环

	然后有一个hash函数，根据各个节点的ip，将集群中各个节点映射到环上的某一个位置：hash（ip）% 2^32

	当我们要存储一个k-v时，首先计算k的哈希值（hash(k)）,然后从环上的这个哈希值位置开始顺时针行走，
	遇到的第一个节点就是应该存储的节点。

优点：
	容错性：某节点宕机，只会影响环上本节点顺时针前后节点之间的数据，并将这些数据保存到了本节点的下一个节点，其他数据无影响
	扩展性：如果在A、B节点之间增加一台节点C，只有A到C之间的数据收到影响，把A到C的数据从B转移到C即可

缺点：
	节点太少时，容易因为节点分布不均匀而造成数据倾斜

哈希槽分区

原理：
	Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，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。
	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，也就是映射到某个节点上。

优点：
	解决了均匀分配的问题
	在数据和节点之间又加入了一层，把这层称为哈希槽（slot），用于管理数据和节点之间的关系

二、Redis集群搭建（3主3从）

1. 关闭防火墙，启动docker后台服务

systemctl stop firewalld
#永久关闭
systemctl disable firewalld
#查看防火墙状态
systemctl status firewalld

systemctl start docker

2. 新建6个docker容器redis实例

#命令解释：
#docker run --> 创建并运行docker容器实例
#--name redis-node-1 --> 容器名
#--net host --> 默认使用宿主机的ip和端口
#--privileged=true --> 获取root权限
#-v /data/redis/share/redis-node-1:/data --> 容器卷：宿主机地址：docker内部地址
#--cluster-enabled yes --> 开启redis集群
#--appendonly yes --> 开启持久化
#--port 6381 --> redis端口号

docker run -d --name redis-node-1 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-1:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6381

docker run -d --name redis-node-2 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-2:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6382

docker run -d --name redis-node-3 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-3:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6383

docker run -d --name redis-node-4 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-4:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6384

docker run -d --name redis-node-5 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-5:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6385

docker run -d --name redis-node-6 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-6:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6386

3. 构建集群关系

#进入redis-node-1容器
docker exec -it redis-node-1 /bin/bash

#构建关系，ip地址改为自己的
redis-cli --cluster create 192.168.189.131:6381 192.168.189.131:6382 192.168.189.131:6383 192.168.189.131:6384 192.168.189.131:6385 192.168.189.131:6386 --cluster-replicas 1

进入6381，查看节点状态

redis-cli -p 6381

cluster info

cluster nodes

节点关系

主： 6381   -----从： 6385

主： 6383   -----从： 6384

主： 6382   -----从： 6386

三、主从容错切换迁移

1. 数据读写存储

2. 容错切换迁移

停止主机6381，从机6385自动顶上

主机6381恢复，主从关系恢复

查看集群状态

#redis-cli --cluster check 自己ip:6381
redis-cli --cluster check 192.168.189.131:6381

四、主从扩容

1. 新建 6387、6388节点

docker run -d --name redis-node-7 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-7:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6387

docker run -d --name redis-node-8 --net host --privileged=true -v /data/redis/share/redis-node-8:/data redis:6.0.8 --cluster-enabled yes --appendonly yes --port 6388

2. 进入6387，将6387作为master加入原集群

docker exec -it redis-node-7 /bin/bash

# redis-cli --cluster add-node 自己实际IP地址:6387 自己实际IP地址:6381
redis-cli --cluster add-node 192.168.189.131:6387 192.168.189.131:6381

3. 第一次检查集群情况

redis-cli --cluster check 192.168.189.131:6381

4. 重新分配槽位

#命令:redis-cli --cluster reshard IP地址:端口号
redis-cli --cluster reshard 192.168.189.131:6381

5. 第二次检查集群情况

redis-cli --cluster check 192.168.189.131:6381

6. 为6387主节点添加从节点6388

#命令：redis-cli --cluster add-node ip:新slave端口 ip:新master端口 --cluster-slave --cluster-master-id 新主机节点ID

redis-cli --cluster add-node 192.168.189.131:6388 192.168.189.131:6387 --cluster-slave --cluster-master-id 077ab949c96a5c46ee6fbc65302a7644e7e2b131

五、主从缩容：将6387和6388下线

1. 从集群中删除6388节点

#redis-cli --cluster del-node ip:从机端口 从机6388节点ID
redis-cli --cluster del-node 192.168.189.131:6388 f100e9268cfb4672c1a533e01beaf917ce35cba6

2. 情况1387节点槽位，重新分配，清理出的槽位都给6381

redis-cli --cluster reshard 192.168.189.131:6381

#检查集群情况
redis-cli --cluster check 192.168.189.131:6381

3. 删除6387节点

#命令：redis-cli --cluster del-node ip:端口 6387节点ID
redis-cli --cluster del-node 192.168.189.131:6387 077ab949c96a5c46ee6fbc65302a7644e7e2b131

OVER(∩_∩)O~