Redis集羣

以前咱們講了如下Redis的知識技術四部曲，點擊回顧：
《Redis的sentinel（哨兵）機制》、
《解密Redis的持久化和主從複製機制》、
《Redis安裝和實際應用》、
《深刻淺出Redis》；接下來咱們在看看Redis第五部曲：Redis集羣。

Redis集羣簡介
Redis 集羣是一個能夠在多個 Redis 節點之間進行數據共享的設施（installation）。
Redis 集羣不支持那些須要同時處理多個鍵的 Redis 命令， 由於執行這些命令須要在多個 Redis 節點之間移動數據， 而且在高負載的狀況下， 這些命令將下降 Redis 集羣的性能， 並致使不可預測的行爲。好比：有name1 和name2 兩個節點，命令del name1 name2要同時刪除這個key,就不能寫在一塊兒，得分開寫。
Redis 集羣經過分區（partition）來提供必定程度的可用性（availability）： 即便集羣中有一部分節點失效或者沒法進行通信， 集羣也能夠繼續處理命令請求。
Redis 集羣提供瞭如下兩個好處：
將數據自動切分（split）到多個節點的能力。
當集羣中的一部分節點失效或者沒法進行通信時， 仍然能夠繼續處理命令請求的能力。

Redis集羣數據共享
Redis 集羣使用數據分片（sharding）而非一致性哈希（consistency hashing）來實現： 一個 Redis 集羣包含 16384 個哈希槽（hash slot）， 數據庫中的每一個鍵都屬於這 16384 個哈希槽的其中一個， 集羣使用公式 CRC16(key) % 16384 來計算鍵 key 屬於哪一個槽， 其中 CRC16(key) 語句用於計算鍵 key 的 CRC16 校驗和。

集羣中的每一個節點負責處理一部分哈希槽。 舉個例子， 一個集羣能夠有三個哈希槽， 其中：
節點 A 負責處理 0 號至 5500 號哈希槽。
節點 B 負責處理 5501 號至 11000 號哈希槽。
節點 C 負責處理 11001 號至 16384 號哈希槽。

這種將哈希槽分佈到不一樣節點的作法使得用戶能夠很容易地向集羣中添加或者刪除節點。 好比說：
若是用戶將新節點 D 添加到集羣中， 那麼集羣只須要將節點 A 、B 、 C 中的某些槽移動到節點 D 就能夠了。與此相似， 若是用戶要從集羣中移除節點 A ， 那麼集羣只須要將節點 A 中的全部哈希槽移動到節點 B 和節點 C ， 而後再移除空白（不包含任何哈希槽）的節點 A 就能夠了。

由於將一個哈希槽從一個節點移動到另外一個節點不會形成節點阻塞， 因此不管是添加新節點仍是移除已存在節點， 又或者改變某個節點包含的哈希槽數量， 都不會形成集羣下線。

Redis集羣的主從複製：
爲了使得集羣在一部分節點下線或者沒法與集羣的大多數（majority）節點進行通信的狀況下， 仍然能夠正常運做， Redis 集羣對節點使用了主從複製功能： 集羣中的每一個節點都有 1 個至 N 個複製品（replica）， 其中一個複製品爲主節點（master）， 而其他的 N-1 個複製品爲從節點（slave）。

在以前列舉的節點 A 、B 、C 的例子中， 若是節點 B 下線了， 那麼集羣將沒法正常運行， 由於集羣找不到節點來處理 5501 號至 11000號的哈希槽。

另外一方面，假如在建立集羣的時候（或者至少在節點 B 下線以前）， 咱們爲主節點 B 添加了從節點 B1 ， 那麼當主節點 B 下線的時候， 集羣就會將 B1 設置爲新的主節點， 並讓它代替下線的主節點 B ， 繼續處理 5501 號至 11000 號的哈希槽， 這樣集羣就不會由於主節點 B 的下線而沒法正常運做了。不過若是節點 B 和 B1 都下線的話， Redis 集羣仍是會中止運做。

Redis集羣的一致性保證

Redis 集羣不保證數據的強一致性（strong consistency）： 在特定條件下， Redis 集羣可能會丟失已經被執行過的寫命令。
使用異步複製（asynchronous replication）是 Redis 集羣可能會丟失寫命令的其中一個緣由。

考慮如下這個寫命令的例子：
客戶端向主節點 B 發送一條寫命令。
主節點 B 執行寫命令，並向客戶端返回命令回覆。
主節點 B 將剛剛執行的寫命令複製給它的從節點 B1 、 B2 和 B3 。
如你所見， 主節點對命令的複製工做發生在返回命令回覆以後， 由於若是每次處理命令請求都須要等待複製操做完成的話， 那麼主節點處理命令請求的速度將極大地下降 —— 咱們必須在性能和一致性之間作出權衡。

若是真的有必要的話， Redis 集羣可能會在未來提供同步地（synchronou）執行寫命令的方法。
Redis 集羣另一種可能會丟失命令的狀況是， 集羣出現網絡分裂（network partition）， 而且一個客戶端與至少包括一個主節點在內的少數（minority）實例被孤立。

舉個例子， 假設集羣包含 A 、 B 、 C 、 A1 、 B1 、 C1 六個節點， 其中 A 、B 、C 爲主節點， 而 A1 、B1 、C1 分別爲三個主節點的從節點， 另外還有一個客戶端 Z1 。

假設集羣中發生網絡分裂， 那麼集羣可能會分裂爲兩方， 大多數（majority）的一方包含節點 A 、C 、A1 、B1 和 C1 ， 而少數（minority）的一方則包含節點 B 和客戶端 Z1 。

在網絡分裂期間， 主節點 B 仍然會接受 Z1 發送的寫命令：
若是網絡分裂出現的時間很短， 那麼集羣會繼續正常運行；可是，若是網絡分裂出現的時間足夠長， 使得大多數一方將從節點 B1 設置爲新的主節點， 並使用 B1 來代替原來的主節點 B ， 那麼 Z1 發送給主節點 B 的寫命令將丟失。

注意，在網絡分裂出現期間， 客戶端 Z1 能夠向主節點 B 發送寫命令的最大時間是有限制的， 這一時間限制稱爲節點超時時間（node timeout），是 Redis 集羣的一個重要的配置選項：
對於大多數一方來講，若是一個主節點未能在節點超時時間所設定的時限內從新聯繫上集羣， 那麼集羣會將這個主節點視爲下線， 並使用從節點來代替這個主節點繼續工做。
對於少數一方， 若是一個主節點未能在節點超時時間所設定的時限內從新聯繫上集羣， 那麼它將中止處理寫命令， 並向客戶端報告錯誤。

Redis集羣搭建
要讓集羣正常運做至少須要3個主節點， 不過在剛開始試用集羣功能時， 強烈建議使用六個節點： 其中三個爲主節點， 而其他三個則是各個主節點的從節點。
集羣規劃：3個主節點，3個從節點。

配置文件：

port 7000 cluster-enabled yes cluster-config-file nodes.conf cluster-node-timeout 5000 appendonly yes daemonize yes protected-mode no

文件中的 cluster-enabled 選項用於開實例的集羣模式， 而 cluster-conf-file 選項則設定了保存節點配置文件的路徑， 默認值爲 nodes.conf.

首先準備三臺機器，計劃每臺機器運行兩個redis實例，集羣一共運行6個實例。在每臺機器上建立個redis-cluster的目錄，建立兩個以端口號爲名字的子目錄， 稍後咱們在將每一個目錄中運行一個 Redis 實例。

mkdir cluster-test cd cluster-test mkdir 7000 7001

在文件夾 7000 和7001 中， 各建立一個 redis.conf 文件， 文件的內容可使用上面的示例配置文件， 但記得將配置中的端口號從 7000 改成與文件夾名字相同的號碼。

在每臺機器的7000和7001文件夾下，使用redis-server redis.conf啓動實例。

如今咱們已經有了六個正在運行中的 Redis 實例， 接下來咱們須要使用這些實例來建立集羣， 併爲每一個節點編寫配置文件。

經過使用 Redis 集羣命令行工具 redis-trib ， 編寫節點配置文件的工做能夠很是容易地完成： redis-trib 位於 Redis 源碼的 src 文件夾中， 它是一個 Ruby 程序， 這個程序經過向實例發送特殊命令來完成建立新集羣， 檢查集羣， 或者對集羣進行從新分片（reshared）等工做。

安裝ruby相關的程序：

1.yum install ruby 2.yum install rubygems 3.gem install redis --version 3.0.0

注意： 
gem install redis --version 3.0.0 失敗的話，須要修改一下gem的源
gem sources --remove https://rubygems.org/
gem sources -a https://ruby.taobao.org/

安裝完以後用執行如下命令來建立集羣：

./redis-trib.rb create --replicas 1 ip1:7000 ip1:7001 Ip2:7000 ip2:7001 ip3:7000 ip3:7001

命令的意義以下：
給定 redis-trib.rb 程序的命令是 create ， 這表示咱們但願建立一個新的集羣。
選項 --replicas 1 表示咱們但願爲集羣中的每一個主節點建立一個從節點。
以後跟着的其餘參數則是實例的地址列表， 咱們但願程序使用這些地址所指示的實例來建立新集羣。
簡單來講， 以上命令的意思就是讓 redis-trib 程序建立一個包含三個主節點和三個從節點的集羣。
建立完以後用 redis-clie –c –p 7000來連接集羣

好了，Redis暫時爲你們講解到這裏，感興趣的同窗能夠繼續關注上海尚學堂，後續有關大數據技術知識文章陸續放送。。。