Docker实战之Redis-Cluster集群

发表于 2021-06-29 分类于 Docker 阅读次数：本文字数： 2.6k 阅读时长 ≈ 10 分钟

原文地址 https://www.cnblogs.com/idea360/p/12391416.html

概述

接上一篇 Docker 实战之 MySQL 主从复制, 这里是 Docker 实战系列的第二篇，主要进行 Redis-Cluster 集群环境的快速搭建。Redis 作为基于键值对的 NoSQL 数据库，具有高性能、丰富的数据结构、持久化、高可用、分布式等特性，同时 Redis 本身非常稳定，已经得到业界的广泛认可和使用。

在 Redis 中，集群的解决方案有三种

主从复制
哨兵机制
Cluster

Redis Cluster 是 Redis 的分布式解决方案，在 3.0 版本正式推出。

集群方案的对比

主从复制

同 Mysql 主从复制的原因一样，Redis 虽然读取写入的速度都特别快，但是也会产生读压力特别大的情况。为了分担读压力，Redis 支持主从复制，读写分离。一个 Master 可以有多个 Slaves。

优点

数据备份
读写分离，提高服务器性能

缺点

不能自动故障恢复, RedisHA 系统（需要开发）
无法实现动态扩容

哨兵机制

Redis Sentinel 是社区版本推出的原生高可用解决方案，其部署架构主要包括两部分：Redis Sentinel 集群和 Redis 数据集群。

其中 Redis Sentinel 集群是由若干 Sentinel 节点组成的分布式集群，可以实现故障发现、故障自动转移、配置中心和客户端通知。Redis Sentinel 的节点数量要满足 2n+1（n>=1）的奇数个。

优点

自动化故障恢复

缺点

Redis 数据节点中 slave 节点作为备份节点不提供服务
无法实现动态扩容

Redis-Cluster

Redis Cluster 是社区版推出的 Redis 分布式集群解决方案，主要解决 Redis 分布式方面的需求，比如，当遇到单机内存，并发和流量等瓶颈的时候，Redis Cluster 能起到很好的负载均衡的目的。

Redis Cluster 着眼于提高并发量。

群集至少需要 3 主 3 从，且每个实例使用不同的配置文件。

在 redis-cluster 架构中，redis-master节点一般用于接收读写，而redis-slave节点则一般只用于备份，其与对应的 master 拥有相同的 slot 集合，若某个 redis-master 意外失效，则再将其对应的 slave 进行升级为临时 redis-master。

在 redis 的官方文档中，对 redis-cluster 架构上，有这样的说明：在 cluster 架构下，默认的，一般 redis-master 用于接收读写，而 redis-slave 则用于备份，当有请求是在向slave发起时，会直接重定向到对应key所在的master来处理。但如果不介意读取的是 redis-cluster 中有可能过期的数据并且对写请求不感兴趣时，则亦可通过readonly命令，将 slave 设置成可读，然后通过 slave 获取相关的 key，达到读写分离。具体可以参阅 redis 官方文档等相关内容

优点

解决分布式负载均衡的问题。具体解决方案是分片 / 虚拟槽 slot。
可实现动态扩容
P2P 模式，无中心化

缺点

为了性能提升，客户端需要缓存路由表信息
Slave 在集群中充当 “冷备”，不能缓解读压力

网络规划

这里没有搭建虚拟机环境，全部在本地部署。本机的 ip 为 192.168.124.5

ip	port
192.168.124.5	7001
192.168.124.5	7002
192.168.124.5	7003
192.168.124.5	7004
192.168.124.5	7005
192.168.124.5	7006

Redis 配置文件

在 docker 环境中，配置文件映射宿主机的时候，(宿主机) 必须有配置文件。附件在这里。大家可以根据自己的需求定制配置文件。

下边是我的配置文件 redis-cluster.tmpl

# redis端口
port ${PORT}
# 关闭保护模式
protected-mode no
# 开启集群
cluster-enabled yes
# 集群节点配置
cluster-config-file nodes.conf
# 超时
cluster-node-timeout 5000
# 集群节点IP host模式为宿主机IP
cluster-announce-ip 192.168.124.5
# 集群节点端口 7001 - 7006
cluster-announce-port ${PORT}
cluster-announce-bus-port 1${PORT}
# 开启 appendonly 备份模式
appendonly yes
# 每秒钟备份
appendfsync everysec
# 对aof文件进行压缩时，是否执行同步操作
no-appendfsync-on-rewrite no
# 当目前aof文件大小超过上一次重写时的aof文件大小的100%时会再次进行重写
auto-aof-rewrite-percentage 100
# 重写前AOF文件的大小最小值 默认 64mb
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

由于节点 IP 相同，只有端口上的差别，现在通过脚本 redis-cluster-config.sh 批量生成配置文件

for port in `seq 7001 7006`; do \
  mkdir -p ./redis-cluster/${port}/conf \
  && PORT=${port} envsubst < ./redis-cluster.tmpl > ./redis-cluster/${port}/conf/redis.conf \
  && mkdir -p ./redis-cluster/${port}/data; \
done

生成的配置文件如下图

Docker 环境搭建

这里还是通过 docker-compose 进行测试环境的 docker 编排。

version: "3.7"

services:
  redis7001:
    image: "redis"
    container_name: redis7001
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7001/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7001/data:/data
    ports:
      - "7001:7001"
      - "17001:17001"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

  redis7002:
    image: "redis"
    container_name: redis7002
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7002/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7002/data:/data
    ports:
      - "7002:7002"
      - "17002:17002"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

  redis7003:
    image: "redis"
    container_name: redis7003
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7003/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7003/data:/data
    ports:
      - "7003:7003"
      - "17003:17003"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

  redis7004:
    image: "redis"
    container_name: redis7004
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7004/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7004/data:/data
    ports:
      - "7004:7004"
      - "17004:17004"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

  redis7005:
    image: "redis"
    container_name: redis7005
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7005/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7005/data:/data
    ports:
      - "7005:7005"
      - "17005:17005"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

  redis7006:
    image: "redis"
    container_name: redis7006
    command: ["redis-server", "/usr/local/etc/redis/redis.conf"]
    volumes:
      - ./redis-cluster/7006/conf/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./redis-cluster/7006/data:/data
    ports:
      - "7006:7006"
      - "17006:17006"
    environment:
      # 设置时区为上海，否则时间会有问题
      - TZ=Asia/Shanghai

启动结果如图

集群配置

redis 集群官方提供了配置脚本，4.x 和 5.x 略有不同，具体可参见集群配置

下边是我自己的环境

docker exec -it redis7001 redis-cli -p 7001 -a 123456 --cluster create 192.168.124.5:7001 192.168.124.5:7002 192.168.124.5:7003 192.168.124.5:7004 192.168.124.5:7005 192.168.124.5:7006 --cluster-replicas 1

看到如下结果说明集群配置成功

集群测试

接下来进行一些集群的基本测试

1. 查看集群通信是否正常

redis7001 主节点对它的副本节点 redis7005 进行 ping 操作。

-h host -p port -a pwd

$ docker docker exec -it redis7001 redis-cli -h 192.168.124.5 -p 7005 -a 123456 ping

Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
PONG

2. 测试简单存储

redis7001 主节点客户端操作 redis7003 主节点

$ docker docker exec -it redis7001 redis-cli -h 192.168.124.5 -p 7003 -a 123456

Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
192.168.124.5:7003> set name admin
(error) MOVED 5798 192.168.124.5:7002

由于 Redis Cluster 会根据 key 进行 hash 运算，然后将 key 分散到不同 slots，name 的 hash 运算结果在 redis7002 节点上的 slots 中。所以我们操作 redis7003 写操作会自动路由到 7002。然而 error 提示无法路由？没关系，差一个 -c 参数而已。

再次运行查看结果如下:

$ docker docker exec -it redis7001 redis-cli -h 192.168.124.5 -p 7003 -a 123456 -c

Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
192.168.124.5:7003> set name admin
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.124.5:7002
OK
192.168.124.5:7002> get name
"admin"
192.168.124.5:7002>

3. 查看集群状态

4. 查看 slots 分片

5. 查看集群信息

6. 测试读写分离

试试看，发现读不到，原来在 redis cluster 中，如果你要在 slave 读取数据，那么需要带先执行 readonly 指令，然后 get key

7. 简单压测

选项	描述
-t	指定命令
-c	客户端连接数
-n	总请求数
-d	set、get 的 value 大小 (单位 byte)

测试如下

$ docker docker exec -it redis7001 bash
root@cbc6e76a3ed2:/data# redis-benchmark -h 192.168.124.5 -p 7001 -t set -c 100 -n 50000 -d 20
====== SET ======
  50000 requests completed in 10.65 seconds
  100 parallel clients
  20 bytes payload
  keep alive: 1

0.00% <= 2 milliseconds
0.01% <= 3 milliseconds
...
100.00% <= 48 milliseconds
100.00% <= 49 milliseconds
4692.63 requests per second

这里没啥实际意义，在工作业务上大家可以根据 QPS 和主机配置进行压测，计算规划出节点数量。

容灾演练

现在我们杀掉主节点 redis7001，看从节点 redis7005 是否会接替它的位置。

$ docker stop redis7001

再试着启动 7001，它将自动作为 slave 挂载到 7005

SpringBoot 配置 Redis 集群

在 SpringBoot2.x 版本中，redis 默认的连接池已经更换为 Lettuce，而不再是 jedis。

在 pom.xml 中引入相关依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

application.yml

spring:
  redis:
    timeout: 6000
    password: 123456
    cluster:
      max-redirects: 3 # 获取失败 最大重定向次数
      nodes:
        - 192.168.124.5:7001
        - 192.168.124.5:7002
        - 192.168.124.5:7003
        - 192.168.124.5:7004
        - 192.168.124.5:7005
        - 192.168.124.5:7006
    lettuce:
      pool:
        max-active: 1000 #连接池最大连接数（使用负值表示没有限制）
        max-idle: 10 # 连接池中的最大空闲连接
        min-idle: 5 # 连接池中的最小空闲连接
        max-wait: -1 # 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制）
  cache:
    jcache:
      config: classpath:ehcache.xml

redis 配置

@Configuration
@AutoConfigureAfter(RedisAutoConfiguration.class)
public class RedisConfig {
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisCacheTemplate(LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return template;
    }
}

基本测试

@SpringBootTest
public class RedisTest {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @Test
    public void test() {
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "admin");
        String name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println(name); //输出admin
    }
}

总结

通过以上演示，基本上可以在本地环境下用我们的 Redis Cluster 集群了。最后再上一张本地映射文件的最终样子，帮助大家了解 Redis 持久化及集群相关的东西。感兴趣的小伙伴可以自行测试并查看其中的内容。

内容如有错漏，还望大家不吝赐教，同时，欢迎大家关注公众号【当我遇上你】, 你们的支持就是我写作的最大动力。

参考

https://redis.io/topics/cluster-tutorial