【Redis(6)】Redis集群模式配置示例

Redis的三种高可用方案对比参考上一篇博客：深入理解Redis三种高可用方案，以做出明智的选择，下面要探讨的是三种方案其中的一种。

在构建高性能缓存系统时，Redis以其卓越的速度和灵活性成为首选。然而，传统的哨兵模式和主从复制模式虽然提供了基本的高可用性和读写分离，但在面对大规模数据和高并发时显得有点力不从心。本文将探讨Redis集群模式如何打破这些局限，详细介绍其工作原理、配置要求，以及启动和监控策略。

一、为什么不采用哨兵模式和主从复制模式？

• 写入性能瓶颈：在主从复制模式中，所有写入操作都必须在主节点上执行，这可能成为性能瓶颈。
• 容量限制：单个Redis实例的存储容量有限，随着数据量的增长，扩展存储成为一个问题。
• 故障转移延迟：尽管哨兵系统提供了自动故障转移，但转移过程本身存在延迟，可能影响服务的连续性。

Redis集群模式的引入：为了解决上述问题，Redis集群模式被设计为提供自动分区、线性扩展能力和内置的高可用性。

二、Redis集群模式工作原理

Redis集群通过数据分片（sharding）和复制来实现高可用性和负载均衡。数据被分布在多个节点上，每个节点负责存储一部分数据（称为槽或slots）。集群中的每个主节点都可以处理写入操作，并且每个主节点都可以有一个或多个从节点。

1. 数据分片：集群共有16384个槽，每个槽分配给一个主节点。
2. 主节点负责写入：每个主节点负责其分配的槽的写入操作。
3. 从节点复制和故障转移：从节点复制主节点的数据，并在主节点故障时自动进行故障转移。

三、最小节点数

Redis集群至少需要3个主节点和3个从节点来保证高可用性和故障转移。这是最小配置，实际部署时可能会需要更多节点。

四、配置文件

以下是两个主节点和两个从节点的高性能配置文件示例：

主节点1配置 (redis_cluster_master_1.conf):

port 7000
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7000.pid
logfile /var/log/redis_7000.log
dir /var/lib/redis
 
maxmemory 8gb
maxmemory-policy allkeys-lru
 
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec
 
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7000.conf
cluster-node-timeout 5000
 
cluster-announce-ip <Master1_IP>
cluster-announce-port 7000
cluster-announce-bus-port 12001

主节点2配置 (redis_cluster_master_2.conf):

port 7001 # ...其他配置与主节点1相似，端口号不同

从节点1配置 (redis_cluster_slave_1.conf):

port 7002
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7002.pid
logfile /var/log/redis_7002.log
dir /var/lib/redis_slave
 
slaveof <Master1_IP> 7000
slave-read-only yes
 
# ...其他配置与主节点相似，根据需要调整

从节点2配置 (redis_cluster_slave_2.conf):

port 7003 # ...其他配置与从节点1相似，端口号和slaveof指令指向的主节点不同

五、版本与服务器资源要求

Redis版本：推荐使用Redis 3.2或以上版本，以确保集群模式和复制功能的最佳支持。

服务器资源：

CPU：至少4核处理器。

内存：至少8GB RAM，根据集群节点的数量和数据量进行调整。

磁盘：至少提供等同于内存大小的磁盘空间，推荐使用SSD以提高I/O性能。

网络：需要稳定和足够的带宽，以支持节点间的数据同步和集群通信。

六、启动和初始化Redis集群

启动Redis集群节点

1. 为每个节点配置：确保每个节点的配置文件（包括主节点和从节点）都已正确设置，包括端口号、持久化选项、集群配置等。

2. 启动Redis服务：在每个节点上，使用对应的配置文件启动Redis服务。例如，对于主节点1，可以使用以下命令：

   redis-server /path/to/redis_cluster_master_1.conf
   

3. 验证节点状态：检查每个Redis节点是否成功启动并且没有错误日志。

初始化Redis集群

1. 使用redis-cli --cluster create命令：这个命令可以帮助你一次性创建整个集群。你需要为命令提供所有主节点的信息。例如：

   redis-cli --cluster create 
   <IP1>:7000 
   <IP2>:7001 
   <IP3>:7002 --cluster-replicas 1
   

   这里<IP1>:7000、<IP2>:7001和<IP3>:7002是三个主节点的IP地址和端口，--cluster-replicas 1表示每个主节点后面跟随着一个从节点。

2. 处理提示：在执行上述命令时，Redis会提示你进行一些操作，如确认槽（slots）的分配，或者当从节点需要提升为主节点时进行确认。

3. 检查集群信息：使用以下命令检查集群的状态和配置是否正确：

   redis-cli --cluster info