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【Redis】分片集群(四)


目录

​​4.1.搭建分片集群​​

​​4.2.散列插槽​​

​​4.2.1.插槽原理​​

​​4.2.1.小结​​

​​4.3.集群伸缩​​

​​4.3.1.需求分析​​

​​4.3.2.创建新的redis实例​​

​​4.3.3.添加新节点到redis​​

​​4.3.4.转移插槽​​

​​4.4.故障转移​​

​​4.4.1.自动故障转移​​

​​4.4.2.手动故障转移​​

​​4.5.RedisTemplate访问分片集群​​

4.1.搭建分片集群

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决:

  • 海量数据存储问题
  • 高并发写的问题

使用分片集群可以解决上述问题,如图:

【Redis】分片集群(四)_插槽

 

分片集群特征:

  • 集群中有多个master,每个master保存不同数据
  • 每个master都可以有多个slave节点
  • master之间通过ping监测彼此健康状态
  • 客户端请求可以访问集群任意节点,最终都会被转发到正确节点

4.2.散列插槽

4.2.1.插槽原理

Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽(hash slot)上,查看集群信息时就能看到:

【Redis】分片集群(四)_java_02

 

数据key不是与节点绑定,而是与插槽绑定。redis会根据key的有效部分计算插槽值,分两种情况:

  • key中包含"{}",且“{}”中至少包含1个字符,“{}”中的部分是有效部分
  • key中不包含“{}”,整个key都是有效部分

例如:key是num,那么就根据num计算,如果是{itcast}num,则根据itcast计算。计算方式是利用CRC16算法得到一个hash值,然后对16384取余,得到的结果就是slot值。

【Redis】分片集群(四)_redis_03

 

如图,在7001这个节点执行set a 1时,对a做hash运算,对16384取余,得到的结果是15495,因此要存储到103节点。

到了7003后,执行​​get num​​时,对num做hash运算,对16384取余,得到的结果是2765,因此需要切换到7001节点

4.2.1.小结

Redis如何判断某个key应该在哪个实例?

  • 将16384个插槽分配到不同的实例
  • 根据key的有效部分计算哈希值,对16384取余
  • 余数作为插槽,寻找插槽所在实例即可

如何将同一类数据固定的保存在同一个Redis实例?

  • 这一类数据使用相同的有效部分,例如key都以{typeId}为前缀

4.3.集群伸缩

redis-cli --cluster提供了很多操作集群的命令,可以通过下面方式查看:

【Redis】分片集群(四)_redis_04

比如,添加节点的命令:

【Redis】分片集群(四)_数据库_05

 

4.3.1.需求分析

需求:向集群中添加一个新的master节点,并向其中存储 num = 10

  • 启动一个新的redis实例,端口为7004
  • 添加7004到之前的集群,并作为一个master节点
  • 给7004节点分配插槽,使得num这个key可以存储到7004实例

这里需要两个新的功能:

  • 添加一个节点到集群中
  • 将部分插槽分配到新插槽

4.3.2.创建新的redis实例

创建一个文件夹:


mkdir 7004


拷贝配置文件:


cp redis.conf /7004


修改配置文件:


sed /s/6379/7004/g 7004/redis.conf


启动


redis-server 7004/redis.conf


4.3.3.添加新节点到redis

添加节点的语法如下:

【Redis】分片集群(四)_数据库_06

 

执行命令:


redis-cli --cluster add-node  192.168.150.101:7004 192.168.150.101:7001


通过命令查看集群状态:


redis-cli -p 7001 cluster nodes


如图,7004加入了集群,并且默认是一个master节点:

【Redis】分片集群(四)_java_07

但是,可以看到7004节点的插槽数量为0,因此没有任何数据可以存储到7004上

4.3.4.转移插槽

我们要将num存储到7004节点,因此需要先看看num的插槽是多少:

【Redis】分片集群(四)_数据_08

如上图所示,num的插槽为2765.

我们可以将0~3000的插槽从7001转移到7004,命令格式如下:

【Redis】分片集群(四)_插槽_09

 

具体命令如下:

建立连接:

【Redis】分片集群(四)_插槽_10

 

得到下面的反馈:

【Redis】分片集群(四)_数据库_11

 

询问要移动多少个插槽,我们计划是3000个:

新的问题来了:

【Redis】分片集群(四)_java_12

 

那个node来接收这些插槽??

显然是7004,那么7004节点的id是多少呢?

【Redis】分片集群(四)_数据库_13

 

复制这个id,然后拷贝到刚才的控制台后:

【Redis】分片集群(四)_java_14

 

这里询问,你的插槽是从哪里移动过来的?

  • all:代表全部,也就是三个节点各转移一部分
  • 具体的id:目标节点的id
  • done:没有了

这里我们要从7001获取,因此填写7001的id:

【Redis】分片集群(四)_数据库_15

 

填完后,点击done,这样插槽转移就准备好了:

【Redis】分片集群(四)_java_16

 

确认要转移吗?输入yes:

然后,通过命令查看结果:

【Redis】分片集群(四)_redis_17

可以看到:

【Redis】分片集群(四)_java_18

目的达成。

 

4.4.故障转移

集群初识状态是这样的:

【Redis】分片集群(四)_插槽_19

其中7001、7002、7003都是master,我们计划让7002宕机。

4.4.1.自动故障转移

当集群中有一个master宕机会发生什么呢?

直接停止一个redis实例,例如7002:


redis-cli -p 7002 shutdown


1)首先是该实例与其它实例失去连接

2)然后是疑似宕机:

【Redis】分片集群(四)_java_20

 

3)最后是确定下线,自动提升一个slave为新的master:

【Redis】分片集群(四)_插槽_21

 

4)当7002再次启动,就会变为一个slave节点了:

【Redis】分片集群(四)_插槽_22

4.4.2.手动故障转移

利用cluster failover命令可以手动让集群中的某个master宕机,切换到执行cluster failover命令的这个slave节点,实现无感知的数据迁移。其流程如下:

【Redis】分片集群(四)_数据库_23

 

这种failover命令可以指定三种模式:

  • 缺省:默认的流程,如图1~6歩
  • force:省略了对offset的一致性校验
  • takeover:直接执行第5歩,忽略数据一致性、忽略master状态和其它master的意见

案例需求:在7002这个slave节点执行手动故障转移,重新夺回master地位

步骤如下:

1)利用redis-cli连接7002这个节点

2)执行cluster failover命令

如图:

【Redis】分片集群(四)_java_24

 

效果:

【Redis】分片集群(四)_数据库_25

 

4.5.RedisTemplate访问分片集群

RedisTemplate底层同样基于lettuce实现了分片集群的支持,而使用的步骤与哨兵模式基本一致:

1)引入redis的starter依赖

2)配置分片集群地址

3)配置读写分离

与哨兵模式相比,其中只有分片集群的配置方式略有差异,如下:

spring:
redis:
cluster:
nodes:
- 192.168.150.101:7001
- 192.168.150.101:7002
- 192.168.150.101:7003
- 192.168.150.101:8001
- 192.168.150.101:8002
- 192.168.150.101:8003

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