一文教你搞懂Redis集群

一、Redis主从

1.1、搭建主从架构

单节点的Redis的并发能力是有上限的，要进一步的提高Redis的并发能力，据需要大家主从集群，实现读写分离。

在这里插入图片描述

共包含三个实例，由于资源有限，所以在一台虚拟机上，开启多个redis的实例，端口不同，下面是具体的配置

IPPORT角色
192.168.152.1337001master
192.168.152.1337002slave/replica
192.168.152.1337003slave/replica

第一步：准备实例和配置

要在同一台虚拟机上开启三个redis实例，就必须要准备三分不同的redis.conf的配置文件，为了方便管理，这里创建三个文件夹，存放不同的配置文件

  1. 创建目录

创建出三个分别以端口号命名的文件夹7001，7002，7003

# 进入redis的按照目录
cd /usr/local/bin
# 创建目录
mkdir -p 7001 7002 7003
ll

如图：

在这里插入图片描述

  1. 修改配置文件

修改redis.conf的配置文件，将其中的持久化模式改为开启rdb，关闭aof，并指定ip，端口。

其中如果想要用redis的可视化连接工具链接，还需要关闭保护模式protected-mode no

# 关闭aof
appendonly no

思考：为什么要开启rdb模式，关闭aof呢❓

  1. 拷贝配置文件到7001，7002，7003
#方式一：逐个拷贝
cp /opt/redis-5/redis.conf ./7001/
cp /opt/redis-5/redis.conf ./7002/
cp /opt/redis-5/redis.conf ./7003/
#方式二：管道操作
echo 7001 7002 7003 | xargs -t -n 1 cp redis-5/redis.conf
  1. 修改端口，数据保存目录
sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/bin\/7001\//g' ./7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/bin\/7002\//g' ./7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/usr\/local\/bin\/7003\//g' ./7003/redis.conf

daemonize no：表示不后台启动，实际生产需要修改为yes，这里为了方便观察日志，暂时关闭

  1. 修改每个实例的声明IP

虚拟机本身存在多个ip，为了避免混淆，我们需要在配置文件的第一行，声明每个实例的IP

sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7003/redis.conf

第二步：启动redis实例

执行如下命令

redis-server ./7001/redis.conf
redis-server ./7002/redis.conf
redis-server ./7003/redis.conf

在这里插入图片描述

第三步：构建主从关系

完成上面的操作之后，其实还没有完成主从的搭建，因为这样只是启动三个单独的redis实例，这三个redis实例之间没有任何的联系。需要在从节点下执行如下命令：

# 方式一：永久修改
在redis.conf文件里添加slaveof masterIp masterPort
只要添加了这行命令的redis实例就会成为被添加的masterIp的从节点# 方式二，临时修改，重启后将失效
# 进入redis-cli客户端，执行slaveof
slaveof 主节点IP 主节点端口

在这里插入图片描述

观察日志变化：

在这里插入图片描述

1.2、主从同步原理

全量同步

数据同步图解

数据同步原理

Redis主从的第一次数据同步是全量同步：

在这里插入图片描述

如何判断是否是第一次

那么由上图我们可以知道master必须要对发来的slave节点进行判断，看是不是第一次，如果是第一次，需要做全量同步数据，那么问题来了？master怎么知道是不是第一次呢？？？

这里就涉及到了两个概念：

  • Replication Id: 简称replid，是数据集的标记，id一致则说明是同一个数据集，每一个master都有唯一的replid，slave则会继承master的replid。

  • **offset：**随着repl_back_log中地数据量的增大而增加，slave完成同步时也会记录当前地offset，所以slave地offset偏移量一定是小于等于，master地offset。

在这里插入图片描述

答案是Replid，因为slave在成成为master地从节点之前，自己也是master，也有自己的replid，故replid是唯一的。

日志分析

接下来我们看下日志进行进一步的分析：

【步骤一】：

在这里插入图片描述

【步骤二】：

在这里插入图片描述

【步骤三】：

由于是第一次，所以没有offset，故没有日志，但是redis后台会监控

增量同步

增量同步图解

在这里插入图片描述

增量同步地关键就是repl_baklog，上面讲过一个概念offset，他记录的是主从节点同步的节点信息，也就是说假如slave宕机了，但是这个时候master还持续地往里面写数据，这个时候slave地offset一直没有增加，而master地offset一直在增加。当我们地slave重新恢复的时候，slave地offset与master地offset的差值，就是slave需要做增量同步的数据。

那么repl_baklog是怎么实现记录的操作呢？

原理就如上图左下角所示：

repl_baklog数据结构实际上就是一个环形数组，绿色的部分代表slave的offset，而红色的部分代表需要同步的数据，也就是master的offset与slave的offset的差值，我们实际要关注的也就是这部分。

什么时候无法增量同步

在这里插入图片描述

由于是一个环形的数据结构，所以一旦master的offset覆盖掉slave宕机前的offset位置，那么此时就无法实现增量同步。

如何优化主从集群

在这里插入图片描述

二、Redis哨兵

🤔思考：

  • slave节点宕机恢复后可以找master节点数据同步，
  • 那master节点宕机了呢，怎么办？

2.1、哨兵的作用与原理

哨兵的作用

Redis提供了哨兵模式（Sentinel），其主要的作用就是监控主从集群，用于自动的故障检测与恢复，以及通知。

在这里插入图片描述

服务状态监控

在这里插入图片描述

选举新的Master

在这里插入图片描述

故障转移原理

在这里插入图片描述

⚓️注意：

当原master宕机后，sentinel会选举出新的master，同时会强制修改master节点的redis.conf配置文件，添加一行：slaveof <新的masterip> <新的master端口>

故，如果重新使用原理的redis.conf启动主从，就无法实现主从的搭建。

2.2、搭建哨兵集群

节点PORT角色
sentinel127001master
sentinel227002slave/replica
sentinel327003slave/replica

第一步：准备实例和配置

必须要准备三分不同的sentinel.conf的配置文件，为了方便管理，这里创建三个文件夹，存放不同的配置文件：sentinel27001 sentinel27002 sentinel27003

  1. 创建目录

创建出三个分别以端口号命名的文件夹7001，7002，7003

# 进入redis的按照目录
cd /usr/local/bin
# 创建目录
mkdir -p sentinel27001 sentinel27002 sentinel27003
ll

如图：

在这里插入图片描述

  1. 修改配置文件

sentinel.conf的配置文件，

vim ./sentinel27001/sentinel.confport 27001
sentinel announce-ip 192.168.152.133
# 客观下线数目 2台sentinel都认为下线则认为主管下线
# mymaster 为sentinel的名字，随意，但是前后须保持一致
# 192.168.152.133 7001 为master主节点的ip，端口
sentinel monitor mymaster 192.168.152.133 7001 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000
dir "/usr/local/bin/sentinel27001"
  1. 拷贝配置文件到sentinel27002，sentinel27003
#方式二：管道操作
echo sentinel27002 sentinel27003 | xargs -t -n 1 cp ./sentinel27001/sentinel.conf
  1. 修改端口，数据保存目录
sed -i -e 's/27001/27002/g' -e 's/sentinel27001/sentinel27002/g' ./sentinel27002/sentinel.conf
sed -i -e 's/27001/27003/g' -e 's/sentinel27001/sentinel27003/g' ./sentinel27003/sentinel.conf

daemonize no：表示不后台启动，实际生产需要修改为yes，这里为了方便观察日志，暂时关闭

  1. 修改每个实例的声明IP

虚拟机本身存在多个ip，为了避免混淆，我们需要在配置文件的第一行，声明每个实例的IP

sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.152.133' ./7003/redis.conf

第二步：启动sentinel实例

执行如下命令

redis-sentinel ./sentinel27001/sentinel.conf
redis-sentinel ./sentinel27002/sentinel.conf
redis-sentinel ./sentinel27003/sentinel.conf

在这里插入图片描述

第三步：模拟master宕机

在这里插入图片描述

哨兵服务监控7001状态，并完成新的sentinel-leader的选举，并最终由选举出来的sentinel-leader完成故障恢复

在这里插入图片描述

由选举出来的27001哨兵选举出7003节点，成为新的master，并向7003发送了一个slaveof-noone的命令【起来，不愿做奴隶的人】，使得7003成为新的master

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

向7001发起reconf命令
在这里插入图片描述

恢复7001节点后，地位变成了slave，并实现了一次全量同步数据7003

在这里插入图片描述

2.3、RedisTemplate的哨兵模式

SpringBoot为访问Redis，提供了一个RedisTemplate的包，集成了Lettuce和Jedis两种Java访问Redis的客户端，接下来，让我们来使用一下：

【引入依赖】

		<!-- redis核心依赖 --><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId></dependency><!-- 对象池框架，redis依赖 --><dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-pool2</artifactId></dependency><!-- 序列化 --><dependency><groupId>com.alibaba</groupId><artifactId>fastjson</artifactId><version>1.2.73</version></dependency>

application.yml

server:port: 9088
# 开启redis的日志
logging:level:'[io.lettuce.core]': debugpattern:dateformat: MM-dd HH:mm:ss:SSS
# redis配置信息
spring:redis:sentinel:master: mymasternodes:- 192.168.152.133:27001- 192.168.152.133:27002- 192.168.152.133:27003

【redisConfig配置类】

import org.springframework.boot.autoconfigure.AutoConfigureBefore;
import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer;
import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.RedisAutoConfiguration;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;import io.lettuce.core.ReadFrom;/**
* @ClassName: RedisConfig
* @Description: Redis配置类
* @author weiyongpeng
* @date 2023年10月5日 下午12:37:19*/
@Configuration
@AutoConfigureBefore(RedisAutoConfiguration.class)
public class RedisConfig {/*** 方法描述： 初始化redis连接* @param factory redis连接工厂* @return {@link RedisTemplate}*/@Beanpublic RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {// 新建redisTemplate对象RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();// 设置工厂template.setConnectionFactory(factory);//序列化配置Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();//1，用StringRedisSerializer进行序列化的值，在Java和Redis中保存的内容是一样的//2，用Jackson2JsonRedisSerializer进行序列化的值，在Redis中保存的内容，比Java中多了一对双引号。//3，用JdkSerializationRedisSerializer进行序列化的值，对于Key-Value的Value来说，是在Redis中是不可读的。对于Hash的Value来说，比Java的内容多了一些字符。//如果Key的Serializer也用和Value相同的Serializer的话，在Redis中保存的内容和上面Value的差异是一样的，所以我们保存时，只用StringRedisSerializer进行序列化// key采用String的序列化方式template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);// value序列化方式采用jacksontemplate.setValueSerializer(stringRedisSerializer);// hash的key也采用String的序列化方式template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);// hash的value序列化方式采用jacksontemplate.setHashValueSerializer(stringRedisSerializer);// 返回redisTemplate对象return template;}/*** 描述：配置读写分离* @Title: configurationBuilderCustomizer* @return* @author weiyongpeng* @date  2023年10月5日 上午10:20:57*/@Beanpublic LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer configurationBuilderCustomizer() {// REPLICA_PERFERED：表示优先从从节点读取数据，当从节点都挂掉，才去读masterreturn configurate -> configurate.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);}
}

三、Redis分片集群

3.1、搭建分片集群

首先在搭建Redis分片集群之前，先了解下分片集群可以解决哨兵和主从无法解决的那些问题，以及分片式集群的特征：

在这里插入图片描述

**🔥注意：**在使用RedisTemplate访问分片集群的时候，就不需要指定主从关系，可以访问任意一台节点，redis会实现自动的路由转发机制

共包含六个实例，由于资源有限，所以在一台虚拟机上，开启多个redis的实例，端口不同，下面是具体的配置

IPPORT角色
192.168.152.1337001master
192.168.152.1337002master
192.168.152.1337003master
192.168.152.1338001slave
192.168.152.1338002slave
192.168.152.1338003slave

第一步：准备实例和配置

为了完成3主3从的redis分片集群的搭建，必须要准备六份不同的redis.conf的配置文件，为了方便管理，这里创建六个文件夹，存放不同的配置文件：cluster7001 cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003

  1. 创建目录

创建出三个分别以端口号命名的文件夹cluster7001 cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003

# 进入redis的按照目录
cd /usr/local/bin
# 创建目录
mkdir -p cluster7001 cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003
ll

如图：
在这里插入图片描述

  1. 修改配置文件

重新生成redis.conf的配置文件，

vim ./cluster7001/redis.confport 7001
# 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，需要redis自己维护
cluster-config-file /usr/local/bin/cluster7001/nodes.conf
# 节点心跳超时链接时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化数据文件存放路径
dir "/usr/local/bin/cluster7001"
# 绑定地址
bind 192.168.152.133
# 开启后台运行
daemonize yes
# 声明IP
replica-announce-ip 192.168.152.133
# 保护模式关闭
protected-mode no
# 日志文件路径
logfile "/usr/local/bin/cluster7001/cluster.log"
  1. 拷贝配置文件到cluster7002 cluster7003 cluster8001，cluster8002 cluster8003
#方式二：管道操作
echo cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003 | xargs -t -n 1 cp ./cluster7001/redis.conf
  1. 修改端口，数据保存目录
printf '%s\n' cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/cluster7001/{}/g' {}/redis.conf

daemonize no：表示不后台启动，实际生产需要修改为yes，这里为了方便观察日志，暂时关闭

第二步：启动

执行如下命令

cd /usr/local/binprintf '%s\n' cluster7001 cluster7002 cluster7003 cluster8001 cluster8002 cluster8003 | xargs -I{} -t  redis-server ./{}/redis.conf

在这里插入图片描述

🔥注意，此时还没有完成集群的配置，因为这个时候6台redis实例话没有形成任何的关联关系。

第三步：创建集群

针对redis5.x之后的把版本，执行下述命令：

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.152.133:7001 192.168.152.133:7002 192.168.152.133:7003 192.168.152.133:8001 192.168.152.133:8002 192.168.152.133:8003

命令说明

  • redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb ：代表集群操作命令
  • create：代表创建集群
  • --replicas 1或者--cluster-replicas 1：代表集群中每个master的副本个数为1，master+slave的比例就是2，那么总节点数➗(master+salve的比例) 就是当前master个数，那么其余的就是salve

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

自此集群创建完毕，那么我们如何查看集群的状态呢？

redis-cli -p 7001 -h 192.168.152.133 cluster nodes

在这里插入图片描述

3.2、散列插槽原理

Redis会把每一个Master节点映射到0-16383之间共16384个插槽(hash solt)上，查看集群信息时就能看到：

在这里插入图片描述

这些的solts总和正好是16384。

为什么要使用插槽呢？原因很简单：

**因为redis的节点时有可能宕机的，所以redis的key并不是与节点所绑定的，而是与插槽绑定。**redis会根据key的有效部分计算插槽，分两种情况：

  1. key中包含{}，且{}中至少有一个字符，{}中的部分就是有效部分
  2. key中不包含{}，整个key作为有效部分

在这里插入图片描述

**🔥注意：在集群模式下，必须使用-c**参数链接redis-cli

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

所以这就是为什么我们说，访问集群的任意一个节点，都可以，因为他们是通过槽的值自动切换。

总结
  1. 如何将同一类的数据固定保存在同一个Redis实例中？

这一类数据使用同样的key有效部分，例如key都以{typeid}作为前缀

3.3、集群伸缩

添加一个节点到集群

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

[root@localhost bin]# mkdir -p cluster7004
[root@localhost bin]# cp ./cluster7001/redis.conf ./cluster7004/
[root@localhost bin]# sed -i 's/7001/7004/g' ./cluster7004/redis.conf
[root@localhost bin]# redis-server ./cluster7004/redis.conf
[root@localhost bin]# ps -ef | grep redis
root      10717      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:7001 [cluster]
root      10722      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:7002 [cluster]
root      10724      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:7003 [cluster]
root      10732      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:8001 [cluster]
root      10734      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:8002 [cluster]
root      10739      1  0 16:05 ?        00:00:04 redis-server 192.168.152.133:8003 [cluster]
root      11285      1  0 16:48 ?        00:00:00 redis-server 192.168.152.133:7004 [cluster]
root      11290   9739  0 16:48 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@localhost bin]#

启动完后，查看此时的7004的集群信息

在这里插入图片描述

接下来，我们就要使用add-node添加到集群中

redis-cli --cluster add-node 192.168.152.133:7004 192.168.152.133:7001

在这里插入图片描述

但是，我们这个时候查看一下redis7004的集群信息发现，新增的7004没有插槽分配

在这里插入图片描述

使用reshard实现插槽的重新分配

redis-cli --cluster reshard 192.168.152.133:7001 # 表示重新分配7001的插槽

在这里插入图片描述

分配完后查看7004的集群状态，发现已经实现类分配

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

3.4、故障转移

自动故障转移

在这里插入图片描述

手动故障转移

在这里插入图片描述

3.5、RedisTemplate访问分片集群

spring:redis:cluster:# 集群节点nodes: - 192.168.152.133:7001- 192.168.152.133:7002 - 192.168.152.133:7003 - 192.168.152.133:8001 - 192.168.152.133:8002 - 192.168.152.133:8003# 最大重定向次数max-redirects: 5

其余配置和哨兵一致，只需要修改application.yml文件即可

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创建vue3工程

创建vue3工程

一、新建工程目录E:\vue\projectCode\npm-demo用Visual Studio Code 打开目录 二、点击新建文件夹按钮&#xff0c;新建vue3-01-core文件夹 三、右键vue3-01-core文件夹点击在集成终端中打开 四、初始化项目&#xff0c;输入npm init 一直敲回车直到创建成功如下图 npm init 五…
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MATLAB 函数签名器

MATLAB 函数签名器

文章目录 MATLAB 函数签名器注释规范模板参数类型 kind数据格式 type选项的支持 使用可执行程序封装为m函数程序输出 编译待办事项推荐阅读附录 MATLAB 函数签名器 MATLAB 函数签名器 (FUNCSIGN) &#xff0c;在规范注释格式的基础上为函数文件或类文件自动生成函数签名&#…
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select完成服务器并发

select完成服务器并发

服务器 #include <myhead.h>#define PORT 4399 //端口号 #define IP "192.168.0.191"//IP地址//键盘输入事件 int keybord_events(fd_set readfds); //客户端交互事件 int cliRcvSnd_events(int , struct sockaddr_in*, fd_set *, int *); //客户端连接事件 …
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国庆day5

国庆day5

客户端 #include "widget.h" #include "ui_widget.h"Widget::Widget(QWidget *parent): QWidget(parent), ui(new Ui::Widget) {ui->setupUi(this);socket new QTcpSocket(this);//此时&#xff0c;已经向服务器发送连接请求了&#xff0c;如果成功连…
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第一百六十四回 如何实现NumberPicker

第一百六十四回 如何实现NumberPicker

文章目录 1.概念介绍2.使用方法2.1 NumberPicker2.2 CupertinoPicker 3.示例代码4.内容总结 我们在上一章回中介绍了"如何在任意位置显示PopupMenu"相关的内容&#xff0c;本章回中将介绍如何实现NumberPicker.闲话休提&#xff0c;让我们一起Talk Flutter吧。 1.概…
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【重拾C语言】四、循环程序设计（后判断条件循环、先判断条件循环、多重循环；典例：计算平均成绩、打印素数、百钱百鸡问题）

【重拾C语言】四、循环程序设计（后判断条件循环、先判断条件循环、多重循环；典例：计算平均成绩、打印素数、百钱百鸡问题）

目录 前言 四、循环程序设计 4.1 计算平均成绩——循环程序 4.1.1 后判断条件的循环 a. 语法 b. 典例 4.1.2 先判断条件的循环 a. 语法 b. 典例 4.1.3 for语句 a. 语法 b. 典例 4.2 计算全班每人平均成绩—多重循环 4.2.1 打印100以内素数 4.2.2 百钱百…
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System Generator学习——使用 AXI 接口和 IP 集成器

System Generator学习——使用 AXI 接口和 IP 集成器

文章目录 前言一、目标二、步骤1、检查 AXI 接口2、使用 System Generator IP 创建一个 Vivado 项目3、创建 IP 集成设计&#xff08;IPI&#xff09;4、实现设计 总结 前言 在本节中&#xff0c;将学习如何使用 System Generator 实现 AXI 接口。将以 IP 目录格式保存设计&am…
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【MATLAB-基于直方图优化的图像去雾技术】

【MATLAB-基于直方图优化的图像去雾技术】

【MATLAB-基于直方图优化的图像去雾技术】 1 直方图均衡2 程序实现3 局部直方图处理 1 直方图均衡 直方图是图像的一种统计表达形式。对于一幅灰度图像来说&#xff0c;其灰度统计直方图可以反映该图像中不同灰度级出现的统计情况。一般而言&#xff0c;图像的视觉效果和其直方…
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