Redis集群——分布式缓存

• Redis集群——分布式缓存
• • 1.Redis的搭建
  • • 1.1.单机安装Redis
    • 1.2.Redis主从集群
    • • 1.2.1.集群结构
      • 1.2.2.准备实例和配置
      • 1.2.3.启动
      • 1.2.4.开启主从关系
      • 1.2.5.测试
    • 1.3.搭建哨兵（sentinel）集群
    • • 1.3.1.sentinel集群结构
      • 1.3.2.准备实例和配置
      • 1.3.3.启动
      • 1.3.4.测试
    • 1.4.搭建分片集群
    • • 1.4.1.集群结构
      • 1.4.2.准备实例和配置
  • 4.3.启动
  • • • 1.4.4.创建集群
      • 1.4.5.测试
  • 2.代码操作redis集群
  • • 2.1.RedisTemplate的哨兵模式
    • 2.1.RedisTemplate的分片集群模式

Redis集群——分布式缓存

作者：微信公众号”不如打代码“

笔者曾参与过大型海淘跨境电商项目的开发，在海淘项目中使用到了redis集群来作为项目分级缓存中的第三级缓存。本篇文章，笔者将重点介绍Redis集群的搭建和使用Spring RedisTemplate代码来操作Redis集群。
1.Redis的搭建 本次安装部分包括：

• 单机安装Redis （测试环境）
• Redis主从集群 （测试环境）
• Redis哨兵模式主从 （大量读）
• Redis分片集群 （大量读写）

1.1.单机安装Redis
首先需要安装Redis所需要的依赖,用于编译安装redis：

yum install -y gcc tcl

redis的源码安装包最好去官网下载：https://github.com/redis/redis/releases。测试环境准备了一台Centos7的虚拟机。然后将Redis安装包上传到虚拟机的任意目录：
我放到了/opt/module目录

文章图片

解压缩：

tar -zxvf redis-6.2.4.tar.gz

解压后,进入redis目录：

cd redis-6.2.4

运行编译命令：

make && make install

文章图片

如果没有出错，应该就安装成功了。
然后修改redis.conf文件中的一些配置：

文章图片

# 绑定地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问 bind 0.0.0.0 # 数据库数量，设置为1 databases 1

Redis默认支持16个数据库，可以通过调整Redis的配置文件redis/redis.conf中的databases来修改这一个值，设置完毕后重启Redis便完成配置。
启动Redis：

redis-server redis.conf

停止redis服务：

redis-cli shutdown

1.2.Redis主从集群
1.2.1.集群结构 我们搭建的主从集群结构如图：

文章图片

共包含三个节点，一个主节点，两个从节点。
这里我们会在同一台虚拟机中开启3个redis实例，模拟主从集群，信息如下：

IP	PORT	角色
192.168.129.128	7001	master
192.168.129.128	7002	slave
192.168.129.128	7003	slave

1.2.2.准备实例和配置 为了测试，要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。
1）创建目录
我们创建三个文件夹，名字分别叫7001、7002、7003：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 创建目录 mkdir 7001 7002 7003

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2）恢复原始配置
修改redis-6.2.4/redis.conf文件，将其中的持久化模式改为默认的RDB模式，AOF保持关闭状态。

# 开启RDB # save "" save 3600 1 save 300 100 save 60 10000# 关闭AOF appendonly no

3）拷贝配置文件到每个实例目录
然后将redis-6.2.4/redis.conf文件拷贝到三个目录中（在/opt/module目录执行下列命令）：

# 方式一：逐个拷贝 cp redis-6.2.4/redis.conf 7001 cp redis-6.2.4/redis.conf 7002 cp redis-6.2.4/redis.conf 7003 # 方式二：管道组合命令，一键拷贝 echo 7001 7002 7003 | xargs -t -n 1 cp redis-6.2.4/redis.conf

4）修改每个实例的端口、工作目录
修改每个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为7001、7002、7003，将rdb文件保存位置都修改为自己所在目录（在/opt/module目录执行下列命令）：

sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7001\//g' 7001/redis.conf sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7002\//g' 7002/redis.conf sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/opt\/module\/7003\//g' 7003/redis.conf

5）修改每个实例的声明IP
虚拟机本身有多个IP，为了避免将来混乱，我们需要在redis.conf文件中指定每一个实例的绑定ip信息，格式如下：

# redis实例的声明 IP replica-announce-ip 192.168.129.128

每个目录都要改，我们一键完成修改（在/opt/module目录执行下列命令）：

# 逐一执行 sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7001/redis.conf sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7002/redis.conf sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' 7003/redis.conf# 或者一键修改 printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.129.128' {}/redis.conf

1.2.3.启动 为了方便查看日志，我们打开3个ssh窗口，分别启动3个redis实例，启动命令：

# 第1个 redis-server 7001/redis.conf # 第2个 redis-server 7002/redis.conf # 第3个 redis-server 7003/redis.conf

启动后：

文章图片

如果要一键停止，可以运行下面命令：

printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown

1.2.4.开启主从关系 现在三个实例还没有任何关系，要配置主从可以使用replicaof 或者slaveof（5.0以前）命令。
【redis|Redis集群——分布式缓存】有临时和永久两种模式：

• 修改配置文件（永久生效）
  
  • 在redis.conf中添加一行配置：slaveof
• 使用redis-cli客户端连接到redis服务，执行slaveof命令（重启后失效）：
  

  slaveof

  
  

注意：在5.0以后新增命令replicaof，与salveof效果一致。
这里我们为了演示方便，使用方式二。
通过redis-cli命令连接7002，执行下面命令：

# 连接 7002 redis-cli -p 7002 # 执行slaveof slaveof 192.168.129.128 7001

通过redis-cli命令连接7003，执行下面命令：

# 连接 7003 redis-cli -p 7003 # 执行slaveof slaveof 192.168.129.128 7001

然后连接 7001节点，查看集群状态：

# 连接 7001 redis-cli -p 7001 # 查看状态 info replication

结果：

文章图片

1.2.5.测试 执行下列操作以测试：

• 利用redis-cli连接7001，执行set name wk
  
• 利用redis-cli连接7002，执行get name，再执行set name 666
  
• 利用redis-cli连接7003，执行get name，再执行set name 888
  

文章图片

可以发现，只有在7001这个master节点上可以执行写操作，7002和7003这两个slave节点只能执行读操作。
1.3.搭建哨兵（sentinel）集群
1.3.1.sentinel集群结构 这里我们搭建一个三节点形成的Sentinel集群，来监管之前的Redis主从集群。如图：

文章图片

三个sentinel实例信息如下：

节点	IP	PORT
s1	192.168.129.128	27001
s2	192.168.129.128	27002
s3	192.168.129.128	27003

1.3.2.准备实例和配置 要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。
我们创建三个文件夹，名字分别叫s1、s2、s3：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 创建目录 mkdir s1 s2 s3

如图：

文章图片

然后我们在s1目录创建一个sentinel.conf文件，添加下面的内容：

port 27001 sentinel announce-ip 192.168.129.128 sentinel monitor mymaster 192.168.129.128 7001 2 sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000 sentinel failover-timeout mymaster 60000 dir "/opt/module/s1"

解读：

• port 27001：是当前sentinel实例的端口
• sentinel monitor mymaster 192.168.129.128 7001 2：指定主节点信息
  • mymaster：主节点名称，自定义，任意写
  • 192.168.129.128 7001：主节点的ip和端口
  • 2：选举master时的quorum值

然后将s1/sentinel.conf文件拷贝到s2、s3两个目录中（在/opt/module目录执行下列命令）：

# 方式一：逐个拷贝 cp s1/sentinel.conf s2 cp s1/sentinel.conf s3 # 方式二：管道组合命令，一键拷贝 echo s2 s3 | xargs -t -n 1 cp s1/sentinel.conf

修改s2、s3两个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为27002、27003：

sed -i -e 's/27001/27002/g' -e 's/s1/s2/g' s2/sentinel.conf sed -i -e 's/27001/27003/g' -e 's/s1/s3/g' s3/sentinel.conf

1.3.3.启动 为了方便查看日志，我们打开3个ssh窗口，分别启动3个redis实例，启动命令：

# 第1个 redis-sentinel s1/sentinel.conf # 第2个 redis-sentinel s2/sentinel.conf # 第3个 redis-sentinel s3/sentinel.conf

启动后：

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1.3.4.测试 尝试让master节点7001宕机，查看sentinel日志：

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文章图片

查看7003的日志：

文章图片

查看7002的日志：

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1.4.搭建分片集群
1.4.1.集群结构 Redis分片集群是我们在项目中常用到的模式，分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的测试分片集群环境，包含3个master节点，每个master包含一个slave节点，结构如下：

文章图片

这里我们会在同一台虚拟机中开启6个redis实例，模拟分片集群，信息如下：

IP	PORT	角色
192.168.129.128	7001	master
192.168.129.128	7002	master
192.168.129.128	7003	master
192.168.129.128	8001	slave
192.168.129.128	8002	slave
192.168.129.128	8003	slave

1.4.2.准备实例和配置 删除之前的7001、7002、7003这几个目录，重新创建出7001、7002、7003、8001、8002、8003目录：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 删除旧的，避免配置干扰 rm -rf 7001 7002 7003 # 创建目录 mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003

在/opt/module下准备一个新的redis.conf文件，内容如下：

port 6379 # 开启集群功能 cluster-enabled yes # 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护 cluster-config-file /opt/module/6379/nodes.conf # 节点心跳失败的超时时间 cluster-node-timeout 5000 # 持久化文件存放目录 dir /opt/module/6379 # 绑定地址 bind 0.0.0.0 # 让redis后台运行 daemonize yes # 注册的实例ip replica-announce-ip 192.168.129.128 # 保护模式 protected-mode no # 数据库数量 databases 1 # 日志 logfile /opt/module/6379/run.log

将这个文件拷贝到每个目录下：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 执行拷贝 echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf

修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录一致：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 修改配置文件 printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf

4.3.启动 因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：

# 进入/opt/module目录 cd /opt/module # 一键启动所有服务 printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf

通过ps查看状态：

ps -ef | grep redis

发现服务都已经正常启动：

[root@localhost module]# ps -ef|grep redis root321310 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7001 [cluster] root321510 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7002 [cluster] root322110 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:7003 [cluster] root322710 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8001 [cluster] root323310 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8002 [cluster] root324310 01:35 ?00:00:00 redis-server 0.0.0.0:8003 [cluster] root326819810 01:36 pts/300:00:00 grep --color=auto redis

如果要关闭所有进程，可以执行命令：

ps -ef | grep redis | awk '{print $2}' | xargs kill

或者（推荐这种方式）：

printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown

1.4.4.创建集群 虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。
我们需要执行命令来创建集群，在Redis5.0之前创建集群比较麻烦，5.0之后集群管理命令都集成到了redis-cli中。
1）Redis5.0之前
Redis5.0之前集群命令都是用redis安装包下的src/redis-trib.rb来实现的。因为redis-trib.rb是有ruby语言编写的所以需要安装ruby环境。

# 安装依赖 yum -y install zlib ruby rubygems gem install redis

然后通过命令来管理集群：

# 进入redis的src目录 cd /opt/module/redis-6.2.4/src # 创建集群 ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.129.128:7001 192.168.129.128:7002 192.168.129.128:7003 192.168.129.128:8001 192.168.129.128:8002 192.168.129.128:8003

2）Redis5.0以后
我们使用的是Redis6.2.4版本，集群管理以及集成到了redis-cli中，格式如下：

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.129.128:7001 192.168.129.128:7002 192.168.129.128:7003 192.168.129.128:8001 192.168.129.128:8002 192.168.129.128:8003

命令说明：

• redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb：代表集群操作命令
• create：代表是创建集群
• --replicas 1或者--cluster-replicas 1 ：指定集群中每个master的副本个数为1，此时节点总数 ÷ (replicas + 1) 得到的就是master的数量。因此节点列表中的前n个就是master，其它节点都是slave节点，随机分配到不同master

运行后的样子：

文章图片

通过命令可以查看集群状态：

redis-cli -p 7001 cluster nodes

1.4.5.测试 尝试连接7001节点，存储一个数据,集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以：

redis-cli -c -p 7001 # 存储数据 set num 123 # 读取数据 get num # 再次存储 set a 1

注意：redis数据是分布在slot（插槽中的），redis集群一共0~16383（16384）个slot。

2.代码操作redis集群 2.1.RedisTemplate的哨兵模式
项目放到了码云上：https://gitee.com/brddm/redis-cluster.git
在Sentinel集群监管下的Redis主从集群，其节点会因为自动故障转移而发生主从切换，Redis的客户端必须感知这种变化，及时更新连接信息。Spring的RedisTemplate底层利用lettuce实现了节点的感知和自动切换。Java 操作 Redis 的库有两个，Jedis 和 Lettuce，目前 SpringBoot 2.x 中已经将 Jedis 换成了 Lettuce。
1） 在pom文件中引入redis的start依赖

org.springframework.boot spring-boot-starter-data-redis

2） 在配置文件application.yml中指定sentinel相关的信息

logging: level: io.lettuce.core: debug pattern: dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS spring: redis: sentinel: master: mymaster #指定master名称 nodes: #指定redis-sentinel集群的ip和端口信息 - 192.168.129.128:27001 - 192.168.129.128:27002 - 192.168.129.128:27003

3）配置主从读写分离

@Bean public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer() { return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED); }

这里的ReadFrom是配置Redis的读取策略，是一个枚举，包括下面选择：

• MASTER：从主节点读取
• MASTER_PREFERRED：优先从master节点读取，master不可用才读取replica
• REPLICA：从slave（replica）节点读取
• REPLICA _PREFERRED：优先从slave（replica）节点读取，所有的slave都不可用才读取master

4）编写controller请求类
一个简简单单的string数据类型get、put测试。

package cn.brddm.rediscluster.web; import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired; import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate; import org.springframework.web.bind.annotation.GetMapping; import org.springframework.web.bind.annotation.PathVariable; import org.springframework.web.bind.annotation.RestController; @RestController public class HelloController {@Autowired private StringRedisTemplate redisTemplate; @GetMapping("/get/{key}") public String hi(@PathVariable String key) { return redisTemplate.opsForValue().get(key); }@GetMapping("/set/{key}/{value}") public String hi(@PathVariable String key, @PathVariable String value) { redisTemplate.opsForValue().set(key, value); return "success"; } }

5）测试
访问：http://localhost:8080/get/name ，http://localhost:8080/set/name/brddm
后台日志：

文章图片

可以发现get请求访问的是slave节点,set请求访问的是master节点。
2.1.RedisTemplate的分片集群模式
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） 在pom文件中引入redis的start依赖

org.springframework.boot spring-boot-starter-data-redis

2） 在配置文件application.yml中指定sentinel相关的信息

logging: level: io.lettuce.core: debug pattern: dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS spring: redis: cluster: nodes: - 192.168.129.128:7001 - 192.168.129.128:7002 - 192.168.129.128:7003 - 192.168.129.128:8001 - 192.168.129.128:8002 - 192.168.129.128:8003

3）配置主从读写分离

@Bean public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer() { return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED); }

与哨兵模式相比，其中只有分片集群的配置方式略有差异。

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