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大型项目研发技术收集
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- 2024-09-03
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大型项目研发技术收集
集群使用
redis的集群并给出详细的例子包括用C#如何操作集群的读写
redis集群
单个Master复制集难以承担，因此需要对多个复制集进行集群，形成水平扩展每个复制集只负责存储整个数据集的一部分，这就是Redis的集群，其作用是提供在多个Redis节点间共享数据的程序集
Redis集群支持多个Master，每个Master又可以挂载多个Slave
读写分离
支持海量数据的高可用
支持海量数据的读写存储操作
由于Cluster自带Sentinel的故障转移机制，内置了高可用的支持，无需再去使用哨兵功能
客户端和Redis的节点连接，不再需要连接集群中所有节点，只需连接集群中的任意一个可用节点即可
槽位slot负责分配到各个物理服务节点，由对应的集群来负责维护节点、插槽和数据之间的关系
redis集群不保证强一致性，这意味着在特定的条件下，Redis集群可能会丢掉一些被系统收到的写入请求命令
Redis集群分布式存储
槽位
集群的密钥空间被分成16384个槽，有效地设置了16384个主节点的集群大小上限(但是，建议的最大节点大小约为1000个节点)。
Redis集群投有使用一致性hash，而是引入了哈希槽的概念.
Redis集群有16384个哈希槽，每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽。
集群的每个节点（master）负责一部分hash槽。
比如，有一个集群有三个节点：
分片
使用Redis集群时我们会将存储的数据分散到多台redis机器上，这称为分片。简言之，集群中的每个Redis实例都被认为是整个数据的一个分片。
如何找到给定key的分片：为了找到给定key的分片，我们对key进行CRC16(key)算法处理并通过对总分片数量取模。然后，使用确定性哈希函数，这意味着给定的key将多次始终映射到同一个分片，我们可以推断将来读取特定key的位置。
Redis集群分布式存储有大概有3种解决方法
哈希取余分区
hash(key) % N个机器台数，计算出哈希值，用来决定数据映射到哪一个节点上。
优点：
简单粗暴，直接有效，只需要预估好数据规划节点例如3台、8台、10台，就能保证一段时间的数据支撑。使用Hash算法让固定的一部分请求落到同一台服务器上，这样每台服务器固定处理一部分请求（并维护这些请求的信息），起到负载均衡+分而治之的作用。
缺点：
直接规划好节点，进行扩容或者缩容会很麻烦，不管扩还是缩，每次数据变动会导致节点有变动，映射关系都要重新计算，在服务器个数固定不变时没有问题。
如果需要弹性扩容或故障停机的情况下，原来的取模公式就会发生变化，Hash(key)/3会变成Hash(key)
此时地址经过取余运算的结果将发生很大变化，根据公式获取的服务器也会变得不可控。
一致性哈希算法分区
为了解决分布式缓存数据变动和映射问题，某个机器宕机了，分母数量改变了，自然取余数不行了。
目的是当服务器个数发生变动时，尽量减少影响客户端到服务器的映射关系
配置集群（三主三从）
Redis集群为什么至少需要三个master节点？
因为新master的选举需要大于半数的集群master节点同意才能选举成功，如果只有两个master节点，当其中一个挂了，是达不到选举新master的条件的。
Redis集群为什么推荐节点数为奇数？
奇数个master节点可以在满足选举该条件的基础上节省一个节点，比如三个master节点和四个master节点的集群相比，大家如果都挂了一个master节点都能选举新master节点，如果都挂了两个master节点都没法选举新master节点了，所以奇数的master节点更多的是从节省机器资源角度出发说的。
哈希槽分区
一个集群只能有16384个槽，编号0-16383（0-2^14-1）。这些槽会分配给集群中的所有主节点，分配策略没有要求。
接下来就需要对key求哈希值，然后对16384取模，余数是几key就落入对应的槽里。集群会记录节点和槽的对应关系。
HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384。
以槽为单位移动数据，因为槽的数目是固定的，处理起来比较容易，这样数据移动问题就解决了。
写入的总体流程：当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value时，redis先对key使用crc16算法算出一个结果然后用结果对16384求余数[ CRC16(key) % 16384]，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，也就是映射到某个节点上。
为什么redis集群的最大槽数是16384（不太懂）
Redis集群并没有使用一致性hash而是引入了哈希槽的概念。Redis 集群有16384个哈希槽，每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽，集群的每个节点负责一部分hash槽。
正常的心跳数据包带有节点的完整配置，可以用幂等方式用旧的节点替换旧节点，以便更新旧的配置。这意味着它们包含原始节点的插槽配置，该节点使用2k的空间和16k的插槽，但是会使用8k的空间（使用65k的插槽）。同时，由于其他设计折衷，Redis集群不太可能扩展到1000个以上的主节点。因此16k处于正确的范围内，以确保每个主机具有足够的插槽，最多可容纳1000个矩阵，但数量足够少，可以轻松地将插槽配置作为原始位图传播。请注意，在小型群集中，位图将难以压缩，因为当N较小时，位图将设置的slot / N位占设置位的很大百分比。
redis的集群主节点数量基本不可能超过1000个
集群节点越多，心跳包的消息体内携带的数据越多。如果节点过1000个，也会导致网络拥堵。因此redis作者不建议redis cluster节点数量超过1000个。 那么，对于节点数在1000以内的redis cluster集群，16384个槽位够用了。没有必要拓展到65536个。
配置config文件
本案例的配置是在一台虚拟机的6个端口分别配置了6个redis服务器
端口 6381
vim /myredis/cluster/redisCluster6381.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6381
logfile "/myredis/cluster/cluster6381.log"
pidfile /myredis/cluster6381.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6381.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6381.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6381.conf
cluster-node-timeout 5000
端口 6382
vim /myredis/cluster/redisCluster6382.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6382
logfile "/myredis/cluster/cluster6382.log"
pidfile /myredis/cluster6382.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6382.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6382.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6382.conf
cluster-node-timeout 5000
端口 6383
vim /myredis/cluster/redisCluster6383.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6383
logfile "/myredis/cluster/cluster6383.log"
pidfile /myredis/cluster6383.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6383.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6383.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6383.conf
cluster-node-timeout 5000
端口 6384
vim /myredis/cluster/redisCluster6384.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6384
logfile "/myredis/cluster/cluster6384.log"
pidfile /myredis/cluster6384.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6384.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6384.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6384.conf
cluster-node-timeout 5000
端口 6385
vim /myredis/cluster/redisCluster6385.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6385
logfile "/myredis/cluster/cluster6385.log"
pidfile /myredis/cluster6385.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6385.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6385.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6385.conf
cluster-node-timeout 5000
端口 6386
vim /myredis/cluster/redisCluster6386.conf
bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 6386
logfile "/myredis/cluster/cluster6386.log"
pidfile /myredis/cluster6386.pid
dir /myredis/cluster
dbfilename dump6386.rdb
appendonly yes
appendfilename "appendonly6386.aof"
requirepass 123456
masterauth 123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-6386.conf
cluster-node-timeout 5000
启动六台redis
redis-server /myredis/cluster/redisCluter6381.conf
..........
redis-server /myredis/cluster/redisCluter6386.conf
通过redis-cli命令为6台机器构建集群关系
redis-cli -a 123456 --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.88.130:6381 192.168.88.130:6382 192.168.88.130:6383 192.168.88.130:6384 192.168.88.130:6385 192.168.88.130:6386
-cluster-replicas 1 表示为每个master创建一个slave节点
任意连接一个作为切入点（集群只需要连一个），并检验集群状态
连接6381端口
redis-cli -a 123456 -p 6381 -c // -c表示集群 不加的话不是按照集群启动的，对于在别的机器上的key，会报错
不加 -c 启动 ，在存值时，可能会报错，原因是在计算槽位时，可能是在别的master下管理的槽位
下图中的槽位是在6384端口，所以需要在6384端口的redis进行set操作
加上-c之后，会进行自动重定向
查看集群主从关系
cluster nodes // 查看集群的主从关系
查看集群信息
cluster info
查看某个key该属于对应的槽位值
CLUSTER KEYSLOT key //查询key所在的槽位值
集群是否完整才能对外提供服务
在配置文件中有以下代码
cluster-require-full-coverage
默认YES，现在集群架构是3主3从的redis cluster由3个master平分16384个slot，每个master的小集群负责1/3的slot，对应一部分数据。
cluster-require-full-coverage:默认值 yes，即需要集群完整性，方可对外提供服务通常情况，如果这3个小集群中，任何一个（1主1从）挂了，你这个集群对外可提供的数据只有2/3了，整个集群是不完整的，
redis 默认在这种情况下，是不会对外提供服务的。
redis的集群并给出详细的例子包括用C#如何操作集群的读写
Redis集群及其C#操作方法。Redis集群是Redis提供的分布式解决方案，用于在多个Redis节点之间分片数据。
Redis集群的主要特点：
自动分片：数据自动分布到多个节点。
高可用性：支持主从复制和自动故障转移。
线性扩展：可以通过添加节点来增加集群容量。
下面我们将详细介绍Redis集群的工作原理、搭建过程，以及如用C#操作集群。
Redis集群工作原理
Redis集群使用哈希槽(hash slot)的概念来分配数据。集群有16384个哈希槽，每个key通过CRC16算法计算后对16384取模，来决定放置在哪个槽中。集群中的每个节点负责一部分槽。
搭建Redis集群
假设我们要搭建一个包含6个节点（3主3从）的Redis集群。
步骤：
a) 创建6个Redis实例，配置文件如下：
port 7000
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7000.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
b) 启动6个Redis实例
c) 使用redis-cli创建集群：
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005 --cluster-replicas 1
使用C#操作Redis集群
要在C#中操作Redis集群，我们可以使用StackExchange.Redis库。以下是一个详细的例子：
首先，安装StackExchange.Redis NuGet包：
Install-Package StackExchange.Redis
然后，使用以下代码连接并操作Redis集群：
using StackExchange.Redis;
using System;
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 连接到Redis集群
ConfigurationOptions config = new ConfigurationOptions
{
EndPoints =
{
{ "localhost", 7000 },
{ "localhost", 7001 },
{ "localhost", 7002 },
{ "localhost", 7003 },
{ "localhost", 7004 },
{ "localhost", 7005 }
},
CommandMap = CommandMap.Create(new HashSet<string>
{
"SUBSCRIBE", "UNSUBSCRIBE", "CLUSTER"
}, available: false),
AllowAdmin = true
};
ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect(config);
// 获取数据库实例
IDatabase db = redis.GetDatabase();
// 写入数据
bool setResult = db.StringSet("mykey", "Hello, Redis Cluster!");
Console.WriteLine($"Set result: {setResult}");
// 读取数据
string getValue = db.StringGet("mykey");
Console.WriteLine($"Get value: {getValue}");
// 使用哈希表
HashEntry[] hashFields = new HashEntry[]
{
new HashEntry("field1", "value1"),
new HashEntry("field2", "value2")
};
db.HashSet("myhash", hashFields);
string hashValue = db.HashGet("myhash", "field1");
Console.WriteLine($"Hash field1 value: {hashValue}");
// 使用列表
long listLength = db.ListLeftPush("mylist", new RedisValue[] { "item1", "item2", "item3" });
Console.WriteLine($"List length: {listLength}");
RedisValue listItem = db.ListRightPop("mylist");
Console.WriteLine($"Popped item: {listItem}");
// 使用集合
long addedCount = db.SetAdd("myset", new RedisValue[] { "member1", "member2", "member3" });
Console.WriteLine($"Added set members: {addedCount}");
bool isMember = db.SetContains("myset", "member2");
Console.WriteLine($"Is 'member2' in set: {isMember}");
// 关闭连接
redis.Close();
}
}
这个例子展示了如何连接到Redis集群，以及如何执行基本的读写操作，包括字符串、哈希表、列表和集合的操作。
注意事项：
在实际应用中，你应该使用适当的异常处理来处理可能出现的连接错误或其他异常。
ConnectionMultiplexer是线程安全的，应该被重用。通常，你会在应用程序启动时创建一个ConnectionMultiplexer实例，并在整个应用程序生命周期中重用它。
在集群模式下，某些复杂的多键操作（如事务）可能不被支持或需要特殊处理，因为keys可能分布在不同的节点上。
对于大规模应用，你可能需要考虑使用连接池来管理与Redis集群的连接。
通过这种方式，你可以有效地利用Redis集群的分布式特性，实现高可用性和可扩展性。
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