redis-cluster研究和使用

reids-cluster计划在redis3.0中推出，可以看作者antirez的声明:http://antirez.com/news/49 (ps:跳票了好久，今年貌似加快速度了),目前的最新版本见:https://raw.githubusercontent.com/antirez/redis/3.0/00-RELEASENOTES

作者的目标:Redis Cluster will support up to ~1000 nodes. 赞...

目前redis支持的cluster特性(已测试):

1):节点自动发现

2):slave->master 选举,集群容错

3):Hot resharding:在线分片

4):集群管理:cluster xxx

5):基于配置(nodes-port.conf)的集群管理

6):ASK 转向/MOVED 转向机制.

架构细节:

(1)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.

(2)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.

(3)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

(4)redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上,cluster 负责维护node<->slot<->key

(1)领着选举过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超过(cluster-node-timeout),认为当前master节点挂掉.

(2):什么时候整个集群不可用(cluster_state:fail)?

    a:如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave.集群进入fail状态,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完成时进入fail状态. ps : redis-3.0.0.rc1加入cluster-require-full-coverage参数,默认关闭,打开集群兼容部分失败.

    b:如果集群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave集群进入fail状态.

  ps: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

1):安装redis-cluster依赖:redis-cluster的依赖库在使用时有兼容问题,在reshard时会遇到各种错误,请按指定版本安装.

Java代码  [url=][/url]

• #download:zlib-1.2.6.tar  
• ./configure  
• make  
• make install  
  

Java代码  [url=][/url]

• # ruby1.9.2   
• cd /path/ruby  
• ./configure -prefix=/usr/local/ruby  
• make  
• make install  
• sudo cp ruby /usr/local/bin  
  

Java代码  [url=][/url]

• # rubygems-1.8.16.tgz  
• cd /path/gem  
• sudo ruby setup.rb  
• sudo cp bin/gem /usr/local/bin  
  

Java代码  [url=][/url]

• gem install redis --version 3.0.0  
• #由于源的原因，可能下载失败，就手动下载下来安装  
• #download地址:http://rubygems.org/gems/redis/versions/3.0.0  
• gem install -l /data/soft/redis-3.0.0.gem  
  

Java代码  [url=][/url]

• cd /path/redis  
• make  
• sudo cp /opt/redis/src/redis-server /usr/local/bin  
• sudo cp /opt/redis/src/redis-cli /usr/local/bin  
• sudo cp /opt/redis/src/redis-trib.rb /usr/local/bin  
  

使用包含(include)把通用配置和特殊配置分离,方便维护.

Java代码  [url=][/url]

• #GENERAL  
• daemonize no  
• tcp-backlog 511  
• timeout 0  
• tcp-keepalive 0  
• loglevel notice  
• databases 16  
• dir /opt/redis/data  
• slave-serve-stale-data yes  
• #slave只读  
• slave-read-only yes  
• #not use default  
• repl-disable-tcp-nodelay yes  
• slave-priority 100  
• #打开aof持久化  
• appendonly yes  
• #每秒一次aof写  
• appendfsync everysec  
• #关闭在aof rewrite的时候对新的写操作进行fsync  
• no-appendfsync-on-rewrite yes  
• auto-aof-rewrite-min-size 64mb  
• lua-time-limit 5000  
• #打开redis集群  
• cluster-enabled yes  
• #节点互连超时的阀值  
• cluster-node-timeout 15000  
• cluster-migration-barrier 1  
• slowlog-log-slower-than 10000  
• slowlog-max-len 128  
• notify-keyspace-events ""  
• hash-max-ziplist-entries 512  
• hash-max-ziplist-value 64  
• list-max-ziplist-entries 512  
• list-max-ziplist-value 64  
• set-max-intset-entries 512  
• zset-max-ziplist-entries 128  
• zset-max-ziplist-value 64  
• activerehashing yes  
• client-output-buffer-limit normal 0 0 0  
• client-output-buffer-limit slave 256mb 64mb 60  
• client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60  
• hz 10  
• aof-rewrite-incremental-fsync yes  
  

Java代码  [url=][/url]

• #包含通用配置  
• include /opt/redis/redis-common.conf  
• #监听tcp端口  
• port 6379  
• #最大可用内存  
• maxmemory 100m  
• #内存耗尽时采用的淘汰策略:  
• # volatile-lru -> remove the key with an expire set using an LRU algorithm  
• # allkeys-lru -> remove any key accordingly to the LRU algorithm  
• # volatile-random -> remove a random key with an expire set  
• # allkeys-random -> remove a random key, any key  
• # volatile-ttl -> remove the key with the nearest expire time (minor TTL)  
• # noeviction -> don't expire at all, just return an error on write operations  
• maxmemory-policy allkeys-lru  
• #aof存储文件  
• appendfilename "appendonly-6379.aof"  
• #不开启rdb存储,只用于添加slave过程  
• dbfilename dump-6379.rdb  
• #cluster配置文件(启动自动生成)  
• cluster-config-file nodes-6379.conf  
• #部署在同一机器的redis实例，把auto-aof-rewrite搓开，因为cluster环境下内存占用基本一致.  
• #防止同意机器下瞬间fork所有redis进程做aof rewrite,占用大量内存(ps:cluster必须开启aof)  
• auto-aof-rewrite-percentage 80-100  
  

cluster集群相关命令,更多redis相关命令见文档:http://redis.readthedocs.org/en/latest/

Java代码  [url=][/url]

• 集群  
• CLUSTER INFO 打印集群的信息  
• CLUSTER NODES 列出集群当前已知的所有节点（node），以及这些节点的相关信息。  
• 节点  
• CLUSTER MEET <ip> <port> 将 ip 和 port 所指定的节点添加到集群当中，让它成为集群的一份子。  
• CLUSTER FORGET <node_id> 从集群中移除 node_id 指定的节点。  
• CLUSTER REPLICATE <node_id> 将当前节点设置为 node_id 指定的节点的从节点。  
• CLUSTER SAVECONFIG 将节点的配置文件保存到硬盘里面。  
• 槽(slot)  
• CLUSTER ADDSLOTS <slot> [slot ...] 将一个或多个槽（slot）指派（assign）给当前节点。  
• CLUSTER DELSLOTS <slot> [slot ...] 移除一个或多个槽对当前节点的指派。  
• CLUSTER FLUSHSLOTS 移除指派给当前节点的所有槽，让当前节点变成一个没有指派任何槽的节点。  
• CLUSTER SETSLOT <slot> NODE <node_id> 将槽 slot 指派给 node_id 指定的节点，如果槽已经指派给另一个节点，那么先让另一个节点删除该槽>，然后再进行指派。  
• CLUSTER SETSLOT <slot> MIGRATING <node_id> 将本节点的槽 slot 迁移到 node_id 指定的节点中。  
• CLUSTER SETSLOT <slot> IMPORTING <node_id> 从 node_id 指定的节点中导入槽 slot 到本节点。  
• CLUSTER SETSLOT <slot> STABLE 取消对槽 slot 的导入（import）或者迁移（migrate）。  
• 键  
• CLUSTER KEYSLOT <key> 计算键 key 应该被放置在哪个槽上。  
• CLUSTER COUNTKEYSINSLOT <slot> 返回槽 slot 目前包含的键值对数量。  
• CLUSTER GETKEYSINSLOT <slot> <count> 返回 count 个 slot 槽中的键。  
  

(1)启动集群相关节点（必须是空节点,beta3后可以是有数据的节点）,指定配置文件和输出日志

Java代码  [url=][/url]

• redis-server /opt/redis/conf/redis-6380.conf > /opt/redis/logs/redis-6380.log 2>&1 &  
• redis-server /opt/redis/conf/redis-6381.conf > /opt/redis/logs/redis-6381.log 2>&1 &  
• redis-server /opt/redis/conf/redis-6382.conf > /opt/redis/logs/redis-6382.log 2>&1 &  
• redis-server /opt/redis/conf/redis-7380.conf > /opt/redis/logs/redis-7380.log 2>&1 &  
• redis-server /opt/redis/conf/redis-7381.conf > /opt/redis/logs/redis-7381.log 2>&1 &  
• redis-server /opt/redis/conf/redis-7382.conf > /opt/redis/logs/redis-7382.log 2>&1 &  
  

(2):使用自带的ruby工具(redis-trib.rb)构建集群

Java代码  [url=][/url]

• #redis-trib.rb的create子命令构建  
• #--replicas 则指定了为Redis Cluster中的每个Master节点配备几个Slave节点  
• #节点角色由顺序决定,先master之后是slave(为方便辨认,slave的端口比master大1000)  
• redis-trib.rb create --replicas 1 10.10.34.14:6380 10.10.34.14:6381 10.10.34.14:6382 10.10.34.14:7380 10.10.34.14:7381 10.10.34.14:7382  
  

(3):检查集群状态

Java代码  [url=][/url]

• #redis-trib.rb的check子命令构建  
• #ip:port可以是集群的任意节点  
• redis-trib.rb check 10.10.34.14:6380  
  

Java代码  [url=][/url]

• [OK] All nodes agree about slots configuration.  
• >>> Check for open slots...  
• >>> Check slots coverage...  
• [OK] All 16384 slots covered.  
  

(1)添加一个master节点:创建一个空节点（empty node），然后将某些slot移动到这个空节点上,这个过程目前需要人工干预

a):根据端口生成配置文件(ps:establish_config.sh是我自己写的输出配置脚本)

Java代码  [url=][/url]

• sh establish_config.sh 6386 > conf/redis-6386.conf  
  

b):启动节点

Java代码  [url=][/url]

• redis-server /opt/redis/conf/redis-6386.conf > /opt/redis/logs/redis-6386.log 2>&1 &  
  

c):加入空节点到集群
add-node  将一个节点添加到集群里面， 第一个是新节点ip:port, 第二个是任意一个已存在节点ip:port

Java代码  [url=][/url]

• redis-trib.rb add-node 10.10.34.14:6386 10.10.34.14:6381  
  

node:新节点没有包含任何数据， 因为它没有包含任何slot。新加入的加点是一个主节点， 当集群需要将某个从节点升级为新的主节点时， 这个新节点不会被选中，同时新的主节点因为没有包含任何slot，不参加选举和failover。

d):为新节点分配slot

Java代码  [url=][/url]

• redis-trib.rb reshard 10.10.34.14:6386  
• #根据提示选择要迁移的slot数量(ps:这里选择500)  
• How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 500  
• #选择要接受这些slot的node-id  
• What is the receiving node ID? f51e26b5d5ff74f85341f06f28f125b7254e61bf  
• #选择slot来源:  
• #all表示从所有的master重新分配，  
• #或者数据要提取slot的master节点id,最后用done结束  
• Please enter all the source node IDs.  
•   Type 'all' to use all the nodes as source nodes for the hash slots.  
•   Type 'done' once you entered all the source nodes IDs.  
• Source node #1:all  
• #打印被移动的slot后，输入yes开始移动slot以及对应的数据.  
• #Do you want to proceed with the proposed reshard plan (yes/no)? yes  
• #结束  
  

a):前三步操作同添加master一样

b)第四步:redis-cli连接上新节点shell,输入命令:cluster replicate 对应master的node-id

Java代码  [url=][/url]

• cluster replicate 2b9ebcbd627ff0fd7a7bbcc5332fb09e72788835  
  

注意:在线添加slave 时，需要bgsave整个master数据，并传递到slave，再由 slave加载rdb文件到内存，rdb生成和传输的过程中消耗Master大量内存和网络IO,以此不建议单实例内存过大，线上小心操作。

例如本次添加slave操作产生的rdb文件

Java代码  [url=][/url]

• -rw-r--r-- 1 root root  34946 Apr 17 18:23 dump-6386.rdb  
• -rw-r--r-- 1 root root  34946 Apr 17 18:23 dump-7386.rdb  
  

对于负载/数据不均匀的情况，可以在线reshard slot来解决,方法与添加新master的reshard一样，只是需要reshard的master节点是已存在的老节点.

Java代码  [url=][/url]

• #redis-trib del-node ip:port '<node-id>'  
• redis-trib.rb del-node 10.10.34.14:7386 'c7ee2fca17cb79fe3c9822ced1d4f6c5e169e378'  
  

  a):删除master节点之前首先要使用reshard移除master的全部slot,然后再删除当前节点

     (目前redis-trib.rb只能把被删除master的slot对应的数据迁移到一个节点上)

Java代码  [url=][/url]

• #把10.10.34.14:6386当前master迁移到10.10.34.14:6380上  
• redis-trib.rb reshard 10.10.34.14:6380  
• #根据提示选择要迁移的slot数量(ps:这里选择500)  
• How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 500(被删除master的所有slot数量)  
• #选择要接受这些slot的node-id(10.10.34.14:6380)  
• What is the receiving node ID? c4a31c852f81686f6ed8bcd6d1b13accdc947fd2 (ps:10.10.34.14:6380的node-id)  
• Please enter all the source node IDs.  
•   Type 'all' to use all the nodes as source nodes for the hash slots.  
•   Type 'done' once you entered all the source nodes IDs.  
• Source node #1:f51e26b5d5ff74f85341f06f28f125b7254e61bf(被删除master的node-id)  
• Source node #2:done  
• #打印被移动的slot后，输入yes开始移动slot以及对应的数据.  
• #Do you want to proceed with the proposed reshard plan (yes/no)? yes  
  

b):删除空master节点

Java代码  [url=][/url]

• redis-trib.rb del-node 10.10.34.14:6386 'f51e26b5d5ff74f85341f06f28f125b7254e61bf'  
  

Java代码  [url=][/url]

• <span style="font-size: 16px;"> private static BinaryJedisCluster jc;  
•   static {  
•        //只给集群里一个实例就可以  
•         Set<HostAndPort> jedisClusterNodes = new HashSet<HostAndPort>();  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 6380));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 6381));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 6382));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 6383));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 6384));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 7380));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 7381));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 7382));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 7383));  
•         jedisClusterNodes.add(new HostAndPort("10.10.34.14", 7384));  
•         jc = new BinaryJedisCluster(jedisClusterNodes);  
•     }  
• @Test  
•     public void testBenchRedisSet() throws Exception {  
•         final Stopwatch stopwatch = new Stopwatch();  
•         List list = buildBlogVideos();  
•         for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
•             String key = "key:" + i;  
•             stopwatch.start();  
•             byte[] bytes1 = protostuffSerializer.serialize(list);  
•             jc.setex(key, 60 * 60, bytes1);  
•             stopwatch.stop();  
•         }  
•         System.out.println("time=" + stopwatch.toString());  
•     }</span>  
  

1)cluster环境下slave默认不接受任何读写操作，在slave执行readonly命令后，可执行读操作

2)client端不支持多key操作(mget,mset等)，但当keys集合对应的slot相同时支持mget操作见:hash_tag

3)不支持多数据库，只有一个db，select 0。

4)JedisCluster 没有针对byte[]的API，需要自己扩展(附件是我加的基于byte[]的BinaryJedisCluster  api)

目前"Jedis-3.0.0-SNAPSHOT"已支持BinaryJedisCluster和基于hash_tag的mget操作.