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Redis集群模式概述

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1. Redis集群模式简介

Redis集群是Redis的一种高可用解决方案，它通过在多个节点上分片存储数据，实现数据的高可用和扩展。Redis集群最初是在Redis 3.0版本中引入的。

Redis集群的节点由多个主节点和从节点组成，每个主节点都有多个从节点。集群中的每个节点都维护了整个集群的状态信息，节点之间通过Gossip协议进行通信，通过相互交换状态信息来保持集群中节点的一致性。Redis集群使用的哈希槽（hash slot）将键映射到不同的节点，实现了数据的分布式存储。

Redis集群的优点包括：

  • 高可用：当集群中的某个节点故障时，集群仍然可以正常运行。
  • 扩展性：Redis集群可以支持更多的数据和客户端请求，可以通过增加节点来实现横向扩展。
  • 分布式：Redis集群可以将数据分散在不同的节点上，使得数据的读写负载得到了平衡，提高了Redis的性能。

但是Redis集群也存在一些限制和注意事项，例如：

  • Redis集群只能支持单个数据库空间，不能在不同节点之间存储不同的数据库。
  • Redis集群不支持事务嵌套和 Lua 脚本中的事务操作。
  • Redis集群使用的是哈希槽分片，因此在集群运行过程中，不能动态添加或删除哈希槽，否则会导致数据的迁移，对集群性能产生影响。

在实际应用中，如果需要使用Redis集群，需要对集群中的节点进行适当的配置和调优，以确保集群的高可用性、性能和可靠性。

本节内容来自ChatGPT。

2. Redis集群容错机制

Redis集群的节点由多个主节点和从节点组成，每个主节点都有多个从节点，从节点和主节点的数据一致。
从节点挂掉，不会影响redis集群数据的写入和读取，只会降低读取的性能和容错能力。从节点启动后会自动从主节点同步数据。
主节点挂掉，Redis集群会将该主节点的从节点切换为新的主节点（理论上会几秒内完成，实测三分钟没有等到切换，可能是配置问题），以保证数据可用性和一致性，在新的主节点选出来之前，集群写能力不可用。

参考文档：

3. Redis集群操作命令

cluster命令查看和操作redis集群。
通过给定可选的参数 section ，可以让命令只返回某一部分的信息：

  • cluster info：打印redis集群的信息
  • cluster slots：列出集群的槽信息
  • cluster nodes：列出集群当前已知的所有节点（node），以及这些节点的相关信息
  • cluster meet <ip> <port>：将 ip 和 port 所指定的节点添加到集群当中，让它成为集群的一份子
  • cluster forget <node_id>：从集群中移除 node_id 指定的节点
  • cluster failover：该命令只能在群集slave节点执行，让slave节点进行一次人工故障切换，成为master。切换过程中redis会阻塞请求（10s），切换完成再处理请求。

4. Redis集群重启

需求描述：
192.168.56.101-103 三台机器，使用7001和7002端口，搭建了redis集群。
现在想降低内存碎片率，因此计划对redis集群进行重启。

根据Redis集群容错机制，为了对上游调用的服务影响最小，重启流程如下：

1、查看主节点和从节点

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redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7001 -a 'xxx' cluster nodes
redis-cli --cluster check 192.168.56.101:7001 -a 'xxx'

其中-c参数的作用是启用集群模式，这样可以自动重定向到正确的节点。

查看到主节点和从节点，以及它们的对应关系。

2、挨个重启从节点（一个节点重启成功再进行下一个）

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# 登录192.168.56.101执行
redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7002 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7002.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.101:7002 -a 'xxx'

# 登录192.168.56.102执行
redis-cli -c -h 192.168.56.102 -p 7002 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7002.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.102:7002 -a 'xxx'

# 登录192.168.56.103执行
redis-cli -c -h 192.168.56.103 -p 7002 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7002.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.103:7002 -a 'xxx'

3、手动故障转移，从节点升级为主节点

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redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7002 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER
redis-cli -c -h 192.168.56.102 -p 7002 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER
redis-cli -c -h 192.168.56.103 -p 7002 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER

其中TAKEOVER可选，详情参考腾讯云开发者社区 - cluster failover

4、挨个重启从节点（原本的主节点）

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# 登录192.168.56.101执行
redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7001 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7001.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.101:7001 -a 'xxx'

# 登录192.168.56.102执行
redis-cli -c -h 192.168.56.102 -p 7001 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7001.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.102:7001 -a 'xxx'

# 登录192.168.56.103执行
redis-cli -c -h 192.168.56.103 -p 7001 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7001.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.103:7001 -a 'xxx'

5、手动故障转移，从节点升级为主节点

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redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7001 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER
redis-cli -c -h 192.168.56.102 -p 7001 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER
redis-cli -c -h 192.168.56.103 -p 7001 -a 'xxx' cluster failover TAKEOVER

5. 节点不可用问题

Redis集群模式，Java访问Redis集群报错：

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io.lettuce.core.RedisCommandExecutionException: CLUSTERDOWN The cluster is down

排查方法：

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redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7001 -a 'xxx' cluster nodes
redis-cli --cluster check 192.168.56.101:7001 -a 'xxx'
# yum install -y ruby
# cd redis-6.2.4/src
# ./redis-trib.rb check 192.168.56.101:7001 -a 'xxx'

发现报错：

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[ERR] Nodes don't agree about configuration!
>>> Check for open slots...
[WARNING] Node 192.168.56.101:7002 has slots in importing state ...

这个报错实际上有两个问题：1）有一个节点报错ERR，处于不可用状态，经查是192.168.56.103:7001；2）192.168.56.101:7002节点有一些槽位处于导入状态还未完成。

对于192.168.56.101:7002，解决办法是重启redis节点。

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redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7002 -a 'xxx' shutdown
redis-server /path/to/conf/7002.conf
redis-cli --cluster check 192.168.56.101:7001 -a 'xxx'

重启成功。

对于192.168.56.103:7001，也是首先尝试重启redis节点。
重启失败，查看日志发现报错：

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15914:C 12 Aug 2023 19:07:36.383 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
15914:C 12 Aug 2023 19:07:36.383 # Redis version=6.2.4, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=15914, just started
15914:C 12 Aug 2023 19:07:36.383 # Configuration loaded
15914:M 12 Aug 2023 19:07:36.384 * monotonic clock: POSIX clock_gettime
15914:M 12 Aug 2023 19:07:36.384 # Unrecoverable error: corrupted cluster config file.

解决办法：删除数据目录中的文件，然后重新启动。

重新启动成功，但是该节点启动后独立了，不在原本的集群中，这时需要重新握手加入到集群。

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redis-cli --cluster check 192.168.56.103:7002 -a 'xxx'
redis-cli -c -h 192.168.56.101 -p 7001 -a 'xxx' cluster meet 192.168.56.103 7002
redis-cli --cluster check 192.168.56.103:7002 -a 'xxx'

参考文档：Redis [ERR] Nodes don’t agree about configuration!