手把手搭建redis集群-三台虚拟机(三主三从)

傷城~ 2023-05-28 05:15 59阅读 0赞

Redis集群环境搭建：  
Redis 集群简介：

Redis 是一个开源的 key-value 分布式存储系统，由于其出众的性能，大部分互联网企业将其用来作为服务端分布式缓存使用。Redis 在 3.0 以前仅支持单实例模式，也支持主从模式、哨兵模式来达到高可用，避免单点故障。在 3.0 版本以后推出了集群模式，更好的满足业务需求。

Redis 集群采用 P2P 模式，完全去中心化。将所有 Key 分成了 16384 个 slot，每个 Redis 实例负责其中一部分 slot。集群节点之间定期同步数据保持数据一致性。然后，Redis 客户端可以向任一 Redis 实例发起请求，如果所需数据在该实例中不存在，则会通过重定向命令引导客户端访问所需的其他实例。  
本文基于 Redis4.0.1 版本搭建集群。

当然，如果你有 Docker 或 K8S 环境，直接从镜像仓库拉取现成的 Redis 镜像后，通过一些参数配置启动后，就可以很快的搭建一套集群环境。

但这种方式使用对你来说是黑盒的，也就是安装过程你是了解不到的。

为了大家方便学习了解，我们还是使用原始的，通过安装包的形式来部署 Redis。

我们准备三台虚拟机，搭建一个三主三从的 Redis 集群。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
Redis集群

搭建集群过程如下：

1）下载并安装

下载安装包：

# wget下载安装包
    wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.14.tar.gz
    # 解压缩
    tar xzf redis-4.0.14.tar.gz
    # 重命名为redis，并拷贝到/usr/local目录
    mv redis-4.0.14 redis
    cp -r redis /usr/local

安装依赖包：

yum install -y tcl gcc zlib-devel openssl-devel

编译：

make MALLOC=libc

将常用命令添加到系统PATH：

cp -a /usr/local/redis/src/redis-server 
    /usr/local/redis/src/redis-cli 
    /usr/local/redis/src/redis-sentinel 
    /usr/local/redis/src/redis-trib.rb 
    /usr/local/redis/src/redis-check-aof 
    /usr/local/redis/src/redis-check-rdb 
    /usr/local/redis/src/redis-benchmark 
    /usr/local/bin/

这样就可以直接在服务器上任意目录使用命令了。

2）集群目录创建并添加配置

创建 Redis 集群目录：

mkdir -p /opt/redis-cluster/nodes-{ 7001,7002}

执行命令后，在 /opt/redis-cluster 目录会创建 nodes-7001 和 nodes-7002 两个目录。

在上述两个目录下新建 redis.conf 文件，添加文件内容：

# 当前机器IP地址绑定设置port
    bind 192.168.0.111
    # redis 监听端口
    port 7001 
    # 使用 yes 启用守护进程
    daemonize yes
    # 当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid
    pidfile redis_7001.pid 
    # 日志记录级别，共4个级别：debug、verbose、notice（默认）、warning
    loglevel notice
    # 日志目录
    logfile "/opt/redis-cluster/nodes-7001/redis_7001.log" 
    # 本地数据库存放目录
    dir /opt/redis-cluster/nodes-7001/ 
    # 保存节点配置，自动创建，自动更新
    cluster-config-file nodes-7001.conf
    # 通过upstart和systemd管理Redis守护进程，与具体的操作系统相关的
    supervised no
    # 每次更新操作后进行日志记录，默认：no
    appendonly yes
    # 开启集群模式
    cluster-enabled yes
    # 集群超时时间，节点超过这个时间没反应就断定是宕机
    cluster-node-timeout 15000
    # 多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合
    save 900 1
    save 300 10
    save 60 10000
    # 本地数据库的名字
    dbfilename dump.rdb
    # 存储到本地文件开启压缩，默认：yes
    rdbcompression yes
    # 更新日志文件名
    appendfilename "appendonly.aof"
    # 指定更新日志条件：
    # no: 等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快）
    # always: 每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写磁盘（慢，安全）
    # everysec: 每秒同步一次（折中，默认值）
    appendfsync everysec
    # 密码暂未设置，给出配置
    # 当 master 服务设置了密码保护时，slav 服务连接 master 的密码
    #masterauth 
    # 连接密码，客户端需使用AUTH <password>命令连接
    #requirepass

其他参数可自行查阅官网文档。

3）下载并安装 ruby

搭建 Redis 集群会使用到 redis-trib.rb 脚本来协助创建，所以需要依赖 ruby。

当然，三台虚拟机都可以安装，或者你选择其中一台虚拟机安装，并记住它，到时就从这台机器上执行命令来创建 Redis 集群。

我们使用的 Centos 7 操作系统，默认没有带 ruby，所以需要单独下载安装。

下载并安装 ruby：

# wget下载ruby安装包
    wget https://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.3/ruby-2.3.4.tar.gz
    # 解压缩
    tar xzf ruby-2.3.4.tar.gz
    # 拷贝到/usr/local目录下，重命名为ruby目录
    mv ruby-2.3.4 /usr/local/ruby
    # 编译
    cd /usr/local/ruby/ && ./configure && mark && make install
    # 查看下安装的版本
    ruby -v

如果你的 ruby 版本过低，卸载重装：

ruby -v
    rpm -qa | grep ruby
    yum erase ruby

安装 ruby-redis.gem：

# 安装 ruby-redis.gem
    cd /usr/local/redis && gem install redis

安装过程如果报错如下：

ERROR: Loading command: install (LoadError) cannot load such file – zlib ERROR: While executing gem … (NoMethodError) undefined method invoke\_with\_build\_args for nil:NilClass

解决办法：

cd /usr/local/ruby/ext/zlib
    ruby extconf.rb 
    make && make install

再次执行 gem install redis，如果报错如下:

ERROR: While executing gem … (Gem::Exception) Unable to require openssl, install OpenSSL and rebuild ruby (preferred) or use non-HTTPS sources

解决办法：

cd /usr/local/ruby/ext/openssl
    ruby extconf.rb
    将上个步骤生成的MakeFile文件中的${ top_srcdir}都替换为../..
    make && make install

3）其他两台虚拟机上重复上述步骤1和2

请记得修改下 redis.conf 文件的端口：

不需要一个个端口修改，编辑文件

vi redis.conf

直接输入如下命令：

:%s/7001/7002/g

就可以批量将 7001 修改为 7002，然后输入 :wq! 退出保存。

4）创建 Redis 集群

使用 redis-trib.rb 脚本创建 Redis 集群，执行如下命令后，会自动分配集群中的 3 个 master 和 3 个 slave。

cd /usr/local/redis/src
    ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.0.111:7001 192.168.0.111:7002 192.168.0.112:7001 192.168.0.112:7002 192.168.0.113:7001 192.168.0.113:7002

创建集群过程中遇到：

=>>>Creating cluster \[ERR\] Sorry, can’t connect to node 192.168.0.111:7001=

解决办法：

关闭防火墙，上文中也已提到过。

安装集群执行结果示例：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
输入yes，回车，如下示例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]我们从图中看到了，三个 M（Master）分配了三台虚拟机的 7001 端口，三个 S（Slave）分配了三台虚拟机的 7002 端口。

如果虚拟机重启后，需要再次创建 Redis 集群或者集群中新增节点，可能遇到如下问题：

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.0.111:7001 192.168.0.111:7002 192.168.0.112:7001 192.168.0.112:7002 192.168.0.113:7001 192.168.0.113:7002
    >>> Creating cluster
    [ERR] Node 192.168.0.111:7001 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0.

解决方法：

删除节点下面的 dump.rdb、appendonly.aof、nodes-7001.conf 文件，并重启 Redis。

cd /opt/redis-cluster/nodes-7001 && rm -rf dump.rdb appendonly.aof nodes-7001.conf 
    cd /opt/redis-cluster/nodes-7002 && rm -rf dump.rdb appendonly.aof nodes-7002.conf 
    # 重启redis，开机自启动，下文中会有详细描述
    service redis restart

如果是新增节点，除执行上述命令外，可能会需要登录到节点上删除数据库。

redis-cli -c -h 192.168.0.114 -p 7001
    192.168.0.114:7001> flushall
    OK

5）测试 Redis 集群

为了测试方便，暂时没有设置集群密码，在上文配置中也有提到了密码设置参数。

使用 redis-cli 客户端登录：

# 直接通过redis-cli命令连接
    redis-cli -c -h 192.168.0.111 -p 7001
    192.168.0.111:7001> set name zhangsan
    -> Redirected to slot [5798] located at 192.168.0.112:7001
    OK
    192.168.0.112:7001> get name
    "zhangsan"

找到其他节点任一 IP 和端口连接查询这个 key：

redis-cli -c -h 192.168.0.113 -p 7001  
192.168.0.113:7001> get name  
\-> Redirected to slot \[5798\] located at 192.168.0.112:7001  
“zhangsan”  
说明我们测试的数据在集群之间同步完成了。

查看下集群配置信息：

# redis-cli命令连接节点
    redis-cli -c -h 192.168.0.111 -p 7001
    # 执行 CLUSTER nodes，看到了集群节点分配的信息
    192.168.0.112:7001> CLUSTER nodes
    f3b21c6377853c8da63ac6a55fecb1937715ec3b 192.168.0.111:7002@17002 slave 6e81b09991104bf09129aa2bbd226d94d3fcdbe7 0 1574004839302 3 connected
    75dec349e2b7fcbcad4d5f5d7979aadefdf69514 192.168.0.113:7002@17002 slave d32ab53d8f93661b09a3c31513fce8c4ed6cbf2b 0 1574004838284 6 connected
    6388d80cd9f0a1fbf03d0ac2a309cfedfdb79dc4 192.168.0.111:7001@17001 master - 0 1574004836251 1 connected 0-5460
    59f25e64a8ab1fc3309e15d51ea630f439793a94 192.168.0.112:7002@17002 slave 6388d80cd9f0a1fbf03d0ac2a309cfedfdb79dc4 0 1574004840322 1 connected
    d32ab53d8f93661b09a3c31513fce8c4ed6cbf2b 192.168.0.113:7001@17001 master - 0 1574004839000 5 connected 10923-16383
    6e81b09991104bf09129aa2bbd226d94d3fcdbe7 192.168.0.112:7001@17001 myself,master - 0 1574004837000 3 connected 5461-10922
    # 执行 CLUSTER info，看到集群自身的信息
    192.168.0.112:7001> CLUSTER info
    cluster_state:ok
    cluster_slots_assigned:16384
    cluster_slots_ok:16384
    cluster_slots_pfail:0
    cluster_slots_fail:0
    cluster_known_nodes:6
    cluster_size:3
    cluster_current_epoch:6
    cluster_my_epoch:3
    cluster_stats_messages_ping_sent:1256
    cluster_stats_messages_pong_sent:1275
    cluster_stats_messages_meet_sent:3
    cluster_stats_messages_sent:2534
    cluster_stats_messages_ping_received:1273
    cluster_stats_messages_pong_received:1259
    cluster_stats_messages_meet_received:2
    cluster_stats_messages_received:2534

6）设置开机自启动

由于咱们使用的虚拟机，不用的时候可以直接关机，避免一直占用着系统的资源。

当重启虚拟机的时候，如果你不嫌繁琐，可以登录到虚拟机里，直接运行 redis-server 命令启动服务。

更为优雅的方式，当然是开机后自动启动 Redis 服务，这也是生产环境上，研发或运维都必须要关注的，服务器重启，对应的服务也要跟着自动启动，而不需要人为手动干预了。

进入 /etc/init.d/ 目录，创建并编辑 redis 文件：

#!/bin/bash
    #chkconfig: 22345 10 90
    #description: Start and Stop redis
    
    IP=`ip addr | grep 'state UP' -A2 | tail -n1 | awk '{print $2}' | cut -f1 -d '/'`
    
    REDISPORT_1=7001
    REDISPORT_2=7002
    
    PIDFILE_1=/opt/redis-cluster/nodes-7001/redis_7001.pid
    PIDFILE_2=/opt/redis-cluster/nodes-7002/redis_7002.pid
    CONF_1="/opt/redis-cluster/nodes-7001/redis.conf"
    CONF_2="/opt/redis-cluster/nodes-7002/redis.conf"
    
    EXEC=/usr/local/redis/src/redis-server 
    CLIEXEC=/usr/local/redis/src/redis-cli
    
    case "$1" in
        start)
            if [ -f $PIDFILE_1 ];then
                echo "$PIDFILE_1 exists,process is already running or crashed"
            else
                echo "Starting Redis server... $CONF_1"
                $EXEC $CONF_1
            fi
            if [ -f $PIDFILE_2 ];then
                echo "$PIDFILE_2 exists,process is already running or crashed"
            else
                echo "Starting Redis server... $CONF_2"
                $EXEC $CONF_2
            fi
            ;;
        stop)
            if [ ! -f $PIDFILE_1 ];then
                echo "$PIDFILE_1 does not exist,process is not running"
            else
                PID=$(cat $PIDFILE_1)
                echo "Stopping..."
                $CLIEXEC -h $IP -p $REDISPORT_1 shutdown
                while [ -x /proc/${ PID} ]
                    do
                        echo "Waiting for Redis to shutdown..."
                        sleep 1
                    done
                    echo "Redis stopped $CONF_1"
            fi
    
            if [ ! -f $PIDFILE_2 ];then
                echo "$PIDFILE_2 does not exist,process is not running"
            else
                PID=$(cat $PIDFILE_2)
                echo "Stopping..."
                $CLIEXEC -h $IP -p $REDISPORT_2 shutdown
                while [ -x /proc/${ PID} ]
                    do
                        echo "Waiting for Redis to shutdown..."
                        sleep 1
                    done
                    echo "Redis stopped $CONF_2"
            fi
            ;;
        restart)
            "$0" stop
            sleep 3
            "$0" start
            ;;
        *)
           echo "Please use start or stop or restart as first argument"
            ;;
    esac

每台虚拟机有两个 Redis 端口 7001 和 7002，所以对上述脚本做了修改，如果一台机器就一个 Redis 服务就简单多了，大家可自行拷贝脚本修改。

Redis 文件修改为可执行文件：

chmod +x /etc/init.d/redis

添加到系统服务列表：

# 将 /etc/init.d/redis 添加到系统服务列表
    chkconfig --add redis
    # 设置开机自启动
    chkconfig redis on
    # 查看所有注册的脚本文件
    chkconfig --list

然后，你就不需要去找 Redis 启动命令和配置文件了，方便管理和运维。

有点 low 的启动方式：

/usr/local/redis/src/redis-server /opt/redis-cluster/nodes-7001/redis.conf
    /usr/local/redis/src/redis-server /opt/redis-cluster/nodes-7002/redis.conf

比较优雅的启动方式：

# 启动服务
    service redis start
    # 停止服务
    service redis stop
    # 重启服务
    service redis restart

另外一种开机自启动方式：

将启动命令直接添加到 /etc/rc.d/rc.local 文件中。

修改 rc.local 文件为可执行文件，否则重启后不执行：

chmod +x /etc/rc.d/rc.local

小结：  
本文使用 VirtualBox 免费开源的虚拟机软件，一步一步来完成虚拟机环境的搭建。

然后基于三台虚拟机环境，搭建了一套 Redis 集群环境。

通过 redis-trib.rb 脚本来创建 Redis 集群环境，三台机器，6个通讯端口，自动构建为三主三从的集群架构。

根据执行 redis-trib.rb 脚本日志结果，自动分配IP的 Redis 集群架构如下所示：

redis集群架构  
对虚拟机安装配置和 Redis 集群安装配置过程中，遇到的问题给出了相应的解决办法，如果你安装过程中还遇到一些新的问题，也可以自行查询相关资料解决。

并且，从上述安装实践过程中，也能学习到很多常用的 Linux 命令。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/903db7e8022c495099b583c5cf23ffa9.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/b318a5e011e44c63bf9fb70656c73800.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0lUX2x1a2FpZmFuZw_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/7d878e4c318e4f6097ca029d761d0f7b.png