文章目录

  1. 1. Replication(主从复制)
    1. 1.1. 配置主服务器
    2. 1.2. 配置从服务器
    3. 1.3. 测试
  2. 2. Sentinel(哨兵)
    1. 2.1. 配置Sentinel
    2. 2.2. 启动 Sentinel
    3. 2.3. 测试
  3. 3. Twemproxy
  4. 4. Codis
  5. 5. Redis 3.0集群
    1. 5.1. 环境搭建
    2. 5.2. 创建集群

下面介绍Redis的集群方案。

Replication(主从复制)

Redis的replication机制允许slave从master那里通过网络传输拷贝到完整的数据备份,从而达到主从机制。为了实现主从复制,我们准备三个redis服务,依次命名为master,slave1,slave2。

配置主服务器

为了测试效果,我们先修改主服务器的配置文件redis.conf的端口信息

port 6300

配置从服务器

replication相关的配置比较简单,只需要把下面一行加到slave的配置文件中。你只需要把ip地址和端口号改一下。

slaveof 192.168.1.1 6379

我们先修改从服务器1的配置文件redis.conf的端口信息和从服务器配置。

port 6301
slaveof 127.0.0.1 6300

我们再修改从服务器2的配置文件redis.conf的端口信息和从服务器配置。

port 6302
slaveof 127.0.0.1 6300

值得注意的是,从redis2.6版本开始,slave支持只读模式,而且是默认的。可以通过配置项slave-read-only来进行配置。
此外,如果master通过requirepass配置项设置了密码,slave每次同步操作都需要验证密码,可以通过在slave的配置文件中添加以下配置项

masterauth <password>

测试

分别启动主服务器,从服务器,我们来验证下主从复制。我们在主服务器写入一条消息,然后再其他从服务器查看是否成功复制了。

Sentinel(哨兵)

主从机制,上面的方案中主服务器可能存在单点故障,万一主服务器宕机,这是个麻烦事情,所以Redis提供了Redis-Sentinel,以此来实现主从切换的功能,类似与zookeeper。

Redis-Sentinel是Redis官方推荐的高可用性(HA)解决方案,当用Redis做master-slave的高可用方案时,假如master宕机了,Redis本身(包括它的很多客户端)都没有实现自动进行主备切换,而Redis-Sentinel本身也是一个独立运行的进程,它能监控多个master-slave集群,发现master宕机后能进行自动切换。

它的主要功能有以下几点

  • 监控(Monitoring):不断地检查redis的主服务器和从服务器是否运作正常。
  • 提醒(Notification):如果发现某个redis服务器运行出现状况,可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。
  • 自动故障迁移(Automatic failover):能够进行自动切换。当一个主服务器不能正常工作时,会将失效主服务器的其中一个从服务器升级为新的主服务器,并让失效主服务器的其他从服务器改为复制新的主服务器; 当客户端试图连接失效的主服务器时, 集群也会向客户端返回新主服务器的地址, 使得集群可以使用新主服务器代替失效服务器。

Redis Sentinel 兼容 Redis 2.4.16 或以上版本, 推荐使用 Redis 2.8.0 或以上的版本。

配置Sentinel

必须指定一个sentinel的配置文件sentinel.conf,如果不指定将无法启动sentinel。首先,我们先创建一个配置文件sentinel.conf

port 26379
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6300 2

官方典型的配置如下

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000
sentinel failover-timeout mymaster 180000
sentinel parallel-syncs mymaster 1

sentinel monitor resque 192.168.1.3 6380 4
sentinel down-after-milliseconds resque 10000
sentinel failover-timeout resque 180000
sentinel parallel-syncs resque 5

配置文件只需要配置master的信息就好啦,不用配置slave的信息,因为slave能够被自动检测到(master节点会有关于slave的消息)。

需要注意的是,配置文件在sentinel运行期间是会被动态修改的,例如当发生主备切换时候,配置文件中的master会被修改为另外一个slave。这样,之后sentinel如果重启时,就可以根据这个配置来恢复其之前所监控的redis集群的状态。

接下来我们将一行一行地解释上面的配置项:

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2

这行配置指示 Sentinel 去监视一个名为 mymaster 的主服务器, 这个主服务器的 IP 地址为 127.0.0.1 , 端口号为 6300, 而将这个主服务器判断为失效至少需要 2 个 Sentinel 同意,只要同意 Sentinel 的数量不达标,自动故障迁移就不会执行。

不过要注意, 无论你设置要多少个 Sentinel 同意才能判断一个服务器失效, 一个 Sentinel 都需要获得系统中多数(majority) Sentinel 的支持, 才能发起一次自动故障迁移, 并预留一个给定的配置纪元 (configuration Epoch ,一个配置纪元就是一个新主服务器配置的版本号)。换句话说, 在只有少数(minority) Sentinel 进程正常运作的情况下, Sentinel 是不能执行自动故障迁移的。sentinel集群中各个sentinel也有互相通信,通过gossip协议。

除了第一行配置,我们发现剩下的配置都有一个统一的格式:

sentinel <option_name> <master_name> <option_value>

接下来我们根据上面格式中的option_name一个一个来解释这些配置项:

  • down-after-milliseconds 选项指定了 Sentinel 认为服务器已经断线所需的毫秒数。
  • parallel-syncs 选项指定了在执行故障转移时, 最多可以有多少个从服务器同时对新的主服务器进行同步, 这个数字越小, 完成故障转移所需的时间就越长。

启动 Sentinel

对于 redis-sentinel 程序, 你可以用以下命令来启动 Sentinel 系统

redis-sentinel sentinel.conf

对于 redis-server 程序, 你可以用以下命令来启动一个运行在 Sentinel 模式下的 Redis 服务器

redis-server sentinel.conf --sentinel

以上两种方式,都必须指定一个sentinel的配置文件sentinel.conf, 如果不指定将无法启动sentinel。sentinel默认监听26379端口,所以运行前必须确定该端口没有被别的进程占用。

测试

此时,我们开启两个Sentinel,关闭主服务器,我们来验证下Sentinel。发现,服务器发生切换了。

当6300端口的这个服务重启的时候,他会变成6301端口服务的slave。

Twemproxy

Twemproxy是由Twitter开源的Redis代理, Redis客户端把请求发送到Twemproxy,Twemproxy根据路由规则发送到正确的Redis实例,最后Twemproxy把结果汇集返回给客户端。

Twemproxy通过引入一个代理层,将多个Redis实例进行统一管理,使Redis客户端只需要在Twemproxy上进行操作,而不需要关心后面有多少个Redis实例,从而实现了Redis集群。

Twemproxy本身也是单点,需要用Keepalived做高可用方案。

这么些年来,Twenproxy作为应用范围最广、稳定性最高、最久经考验的分布式中间件,在业界广泛使用。

但是,Twemproxy存在诸多不方便之处,最主要的是,Twemproxy无法平滑地增加Redis实例,业务量突增,需增加Redis服务器;业务量萎缩,需要减少Redis服务器。但对Twemproxy而言,基本上都很难操作。其次,没有友好的监控管理后台界面,不利于运维监控。

Codis

Codis解决了Twemproxy的这两大痛点,由豌豆荚于2014年11月开源,基于Go和C开发、现已广泛用于豌豆荚的各种Redis业务场景。

Codis 3.x 由以下组件组成:

  • Codis Server:基于 redis-2.8.21 分支开发。增加了额外的数据结构,以支持 slot 有关的操作以及数据迁移指令。具体的修改可以参考文档 redis 的修改。
  • Codis Proxy:客户端连接的 Redis 代理服务, 实现了 Redis 协议。 除部分命令不支持以外(不支持的命令列表),表现的和原生的 Redis 没有区别(就像 Twemproxy)。对于同一个业务集群而言,可以同时部署多个 codis-proxy 实例;不同 codis-proxy 之间由 codis-dashboard 保证状态同步。
  • Codis Dashboard:集群管理工具,支持 codis-proxy、codis-server 的添加、删除,以及据迁移等操作。在集群状态发生改变时,codis-dashboard 维护集群下所有 codis-proxy 的状态的一致性。对于同一个业务集群而言,同一个时刻 codis-dashboard 只能有 0个或者1个;所有对集群的修改都必须通过 codis-dashboard 完成。
  • Codis Admin:集群管理的命令行工具。可用于控制 codis-proxy、codis-dashboard 状态以及访问外部存储。
  • Codis FE:集群管理界面。多个集群实例共享可以共享同一个前端展示页面;通过配置文件管理后端 codis-dashboard 列表,配置文件可自动更新。
  • Codis HA:为集群提供高可用。依赖 codis-dashboard 实例,自动抓取集群各个组件的状态;会根据当前集群状态自动生成主从切换策略,并在需要时通过 codis-dashboard 完成主从切换。
  • Storage:为集群状态提供外部存储。提供 Namespace 概念,不同集群的会按照不同 product name 进行组织;目前仅提供了 Zookeeper 和 Etcd 两种实现,但是提供了抽象的 interface 可自行扩展。

Codis引入了Group的概念,每个Group包括1个Redis Master及一个或多个Redis Slave,这是和Twemproxy的区别之一,实现了Redis集群的高可用。当1个Redis Master挂掉时,Codis不会自动把一个Slave提升为Master,这涉及数据的一致性问题,Redis本身的数据同步是采用主从异步复制,当数据在Maste写入成功时,Slave是否已读入这个数据是没法保证的,需要管理员在管理界面上手动把Slave提升为Master。

Codis使用,可以参考官方文档https://github.com/CodisLabs/codis/blob/release3.0/doc/tutorial_zh.md

Redis 3.0集群

Redis 3.0集群采用了P2P的模式,完全去中心化。支持多节点数据集自动分片,提供一定程度的分区可用性,部分节点挂掉或者无法连接其他节点后,服务可以正常运行。Redis 3.0集群采用Hash Slot方案,而不是一致性哈希。Redis把所有的Key分成了16384个slot,每个Redis实例负责其中一部分slot。集群中的所有信息(节点、端口、slot等),都通过节点之间定期的数据交换而更新。

Redis客户端在任意一个Redis实例发出请求,如果所需数据不在该实例中,通过重定向命令引导客户端访问所需的实例。

Redis 3.0集群,目前支持的cluster特性

  • 节点自动发现
  • slave->master 选举,集群容错
  • Hot resharding:在线分片
  • 集群管理:cluster xxx
  • 基于配置(nodes-port.conf)的集群管理
  • ASK 转向/MOVED 转向机制

如上图所示,所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层。客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上cluster负责维护node<->slot<->value。


选举过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超时,认为当前master节点挂掉。

当集群不可用时,所有对集群的操作做都不可用,收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)错误。如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave,集群进入fail状态,也可以理解成进群的slot映射[0-16383]不完成时进入fail状态。如果进群超过半数以上master挂掉,无论是否有slave集群进入fail状态。

环境搭建

现在,我们进行集群环境搭建。集群环境至少需要3个主服务器节点。本次测试,使用另外3个节点作为从服务器的节点,即3个主服务器,3个从服务器。

修改配置文件,其它的保持默认即可。

# 根据实际情况修改
port 7000                
# 允许redis支持集群模式
cluster-enabled yes  
# 节点配置文件,由redis自动维护
cluster-config-file nodes.conf      
# 节点超时毫秒
cluster-node-timeout 5000                     
# 开启AOF同步模式
appendonly yes

创建集群

目前这些实例虽然都开启了cluster模式,但是彼此还不认识对方,接下来可以通过Redis集群的命令行工具redis-trib.rb来完成集群创建。
首先,下载 https://raw.githubusercontent.com/antirez/redis/unstable/src/redis-trib.rb

然后,搭建Redis 的 Ruby 支持环境。这里,不进行扩展,参考相关文档。

现在,接下来运行以下命令。这个命令在这里用于创建一个新的集群, 选项–replicas 1 表示我们希望为集群中的每个主节点创建一个从节点。

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

5.3、测试

(完)

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  1. 1. Replication(主从复制)
    1. 1.1. 配置主服务器
    2. 1.2. 配置从服务器
    3. 1.3. 测试
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