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Redis架構(gòu)師指引：實(shí)現(xiàn)集群擴(kuò)容
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Redis是一款高性能的非關(guān)系型內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，可用于緩存、消息隊列、實(shí)時計數(shù)器等各種場景。在使用Redis時，為了保證應(yīng)用的高可用和性能，我們通常會將Redis應(yīng)用部署在多個節(jié)點(diǎn)上組成集群。但隨著應(yīng)用的業(yè)務(wù)發(fā)展，集群的節(jié)點(diǎn)數(shù)需要不斷的擴(kuò)容，那么如何在不影響集群業(yè)務(wù)的前提下實(shí)現(xiàn)集群擴(kuò)容呢？下面介紹一種可行的方案。
了解Redis集群的架構(gòu)。Redis集群采用的是分布式hash槽架構(gòu)，將整個Key空間分為16384個Hash槽，每個節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一部分Hash槽，負(fù)責(zé)的Hash槽數(shù)量可以通過修改配置文件來調(diào)整。
那么，如何進(jìn)行集群擴(kuò)容呢？這里提供一種基于槽分配算法的擴(kuò)容方案。
1. 添加新的節(jié)點(diǎn)
當(dāng)需要向Redis集群中添加新節(jié)點(diǎn)時，首先為新節(jié)點(diǎn)分配一定數(shù)量的Hash槽。比如將新節(jié)點(diǎn)分配800個Hash槽，可以通過修改新節(jié)點(diǎn)的配置文件實(shí)現(xiàn)。此時，新節(jié)點(diǎn)并不會直接參與處理請求，因為它還沒有存儲任何數(shù)據(jù)。
2. 遷移Hash槽
為了讓新節(jié)點(diǎn)承擔(dān)部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲和請求處理的工作，需要將一部分老節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的Hash槽遷移到新節(jié)點(diǎn)上。具體的遷移過程如下：
– 從老節(jié)點(diǎn)中選擇一些負(fù)載較低的節(jié)點(diǎn)，將其中的一部分Hash槽遷移到新節(jié)點(diǎn)上。
– 在遷移過程中，使用Redis提供的migrate命令將老節(jié)點(diǎn)上的Key和Value遷移到新節(jié)點(diǎn)上，保證數(shù)據(jù)的一致性。migrate命令實(shí)現(xiàn)了對數(shù)據(jù)遷移的線程安全控制，避免數(shù)據(jù)沖突。
– 將被遷移的Hash槽從老節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)范圍中移除，同時從新節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)范圍中添加。
3. 執(zhí)行slot導(dǎo)入
當(dāng)新節(jié)點(diǎn)處理了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)請求之后，需要將它從備用狀態(tài)切換為正常狀態(tài)，讓它接收和處理更多的請求。這時需要執(zhí)行slot導(dǎo)入，將新節(jié)點(diǎn)的Hash槽分配到所有節(jié)點(diǎn)中。具體的導(dǎo)入步驟如下：
– 使用cluster addslots命令將新節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的Hash槽添加到集群中。
– 使用cluster setslot命令將新節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)范圍設(shè)置成包含這些Hash槽的范圍，同時將老節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)范圍相應(yīng)地縮小。
– 使用cluster meet命令讓新節(jié)點(diǎn)與集群中的其他節(jié)點(diǎn)建立連接，形成一個更大的集群。此時，新節(jié)點(diǎn)已經(jīng)完全參與到集群的數(shù)據(jù)存儲和請求處理工作中了。
以上就是基于槽分配算法的Redis集群擴(kuò)容方案。該方案可以實(shí)現(xiàn)在線擴(kuò)容，避免了業(yè)務(wù)中斷和數(shù)據(jù)遷移的煩惱，同時保證了集群的高可用和性能。
代碼示例：
1. 為新節(jié)點(diǎn)分配Hash槽：
在新節(jié)點(diǎn)的Redis配置文件中加入以下配置：
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-800.conf
cluster-node-timeout 15000
cluster-slave-validity-factor 10
cluster-migration-barrier 1
cluster-require-full-coverage yes
cluster-slave-no-flover no
cluster-announce-ip 127.0.0.1
cluster-announce-port 6380
cluster-announce-bus-port 6381
cluster-node-yes
說明：上述配置文件將新節(jié)點(diǎn)的Hash槽數(shù)設(shè)置為800。
2. 遷移Hash槽：
使用如下命令將老節(jié)點(diǎn)的Hash槽遷移到新節(jié)點(diǎn)上：
migrate 127.0.0.1 6379 “” 0 5000 keys *
說明：上述命令將從老節(jié)點(diǎn)（IP為127.0.0.1，端口為6379）向新節(jié)點(diǎn)（端口為6380）遷移5000個Key和Value。
3. 執(zhí)行slot導(dǎo)入：
使用如下命令將新節(jié)點(diǎn)的Hash槽添加到集群中：
cluster addslots …
使用如下命令將新節(jié)點(diǎn)的負(fù)責(zé)范圍設(shè)置成包含這些Hash槽的范圍：
cluster setslot migrating
cluster setslot importing
使用如下命令讓新節(jié)點(diǎn)與集群中的其他節(jié)點(diǎn)建立連接：
cluster meet
以上命令可以通過Redis命令行執(zhí)行，也可以通過Redis客戶端連接集群、調(diào)用Redis Cluster API執(zhí)行。
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