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Codis 3集群搭建详解

Redis 彭东稳 12315次浏览 已收录 0个评论

Codis 3介绍

对于Redis集群方案有好多种,基本常用的就是twemproxy,codis、redis cluster这三种解决方案,本人有幸工作中都大量使用过,各有利有弊,下面这篇文章详解讲解一下豌豆尖的Codis 3。由于业务中还使用有Codis 2,所以对于Codis 2也写了一篇文章Codis 2集群搭建。Codis总体来说还算不错,仅供大家学习和参考。

Codis是一个分布式Redis解决方案, 对于上层的应用来说, 连接到Codis Proxy和连接原生的Redis Server没有显著区别 (不支持的命令列表), 上层应用可以像使用单机的Redis一样使用, Codis 底层会处理请求的转发, 不停机的数据迁移等工作, 所有后边的一切事情, 对于前面的客户端来说是透明的, 可以简单的认为后边连接的是一个内存无限大的Redis服务。

Codis 3集群搭建详解

Codis 3.x由以下组件组成:

Codis Server:基于 redis-2.8.21 分支开发。增加了额外的数据结构,以支持 slot 有关的操作以及数据迁移指令。具体的修改可以参考文档 redis 的修改。

Codis Proxy:客户端连接的Redis代理服务, 实现了Redis协议。 除部分命令不支持以外(不支持的命令列表),表现的和原生的Redis没有区别(就像Twemproxy)。

o 对于同一个业务集群而言,可以同时部署多个codis-proxy实例;

o 不同codis-proxy之间由codis-dashboard保证状态同步。

Codis Dashboard:集群管理工具,支持codis-proxy、codis-serve的添加、删除,以及据迁移等操作。在集群状态发生改变时,codis-dashboard 维护集群下所有 codis-proxy的状态的一致性。

o 对于同一个业务集群而言,同一个时刻 codis-dashboard 只能有 0个或者1个;

o 所有对集群的修改都必须通过 codis-dashboard 完成。

Codis Admin:集群管理的命令行工具。

o 可用于控制codis-proxy、codis-dashboard状态以及访问外部存储。

Codis FE:集群管理界面。

o 多个集群实例共享可以共享同一个前端展示页面;

o 通过配置文件管理后端codis-dashboard列表,配置文件可自动更新。

Codis HA:为集群提供高可用。

o 依赖codis-dashboard实例,自动抓取集群各个组件的状态;

o 会根据当前集群状态自动生成主从切换策略,并在需要时通过codis-dashboard完成主从切换。

Storage:为集群状态提供外部存储。

o 提供Namespace概念,不同集群的会按照不同product name进行组织;

o 目前仅提供了Zookeeper和Etcd两种实现,但是提供了抽象的interface可自行扩展。

安装配置Codis 3集群

此次试验服务部署架构方式如下:

此次试验用到的软件及版本如下:

system:CentOS 6/7版本

Jdk:1.8版本

Zookeeper:3.4版本(http://zookeeper.apache.org/releases.html

Go:go1.5.2.Linux-amd64.tar.gz版本(https://golang.org/doc/install?download=go1.5.2.linux-amd64.tar.gz

Codis:3.0.3版本(https://github.com/CodisLabs/codis/archive/3.0.3.zip

安装参考文档:https://github.com/CodisLabs/codis/blob/release3.0/doc/tutorial_zh.md

1、安装配置zookeeper

Zookeeper分布式服务框架,是Apache Hadoop的一个子项目,它主要是用来解决分布式应用中经常遇到的一些数据管理问题,如:统一命名服务、状态同步服务、集群管理、分布式应用配置项的管理等。Codis依赖zookeeper才能协同工作。

首先安装开发工具及openjdk,zookeeper是由Java语言开发的,所以需要openjdk环境。

确定Java运行环境正常

安装二进制版本的zookeeper

编译zookeeper配置文件/usr/local/zookeeper/conf/zoo.cfg

其中2888表示zookeeper程序监听端口,3888表示zookeeper选举通信端口。

下面需要生成ID,这里需要注意,myid对应的zoo.cfg的server.ID,比如第二台zookeeper主机对应的myid应该是2,以此类推,三个主机分别为:

然后输出环境变量。

然后就可以启动zookeeper了。

查看各个zookeeper节点的状态(会有一个leader节点,两个follower节点)。

客户端连接,可以查看相关信息。

至此,zookeeper已经搞定了。

2、go安装(codis是go语言写的,所以这些机器需要安装go环境)

首先下载go二进制安装包

https://golang.org/doc/install?download=go1.5.2.linux-amd64.tar.gz

官方界面介绍了如何安装GO运环境,对于GO运行环境来说,有一些特定的GOROOT和GOPATH环境变量需要设置,这是必须的,不然无法运行go程序。这里最好安装go1.5.2版本,不然后面编译Codis有些小问题。

解压完成后,GO就安装完了,下面设置一个GOPATH目录,其实就是go程序运行目录。

然后就可以设置GO需要的环境变量,路径看好,千万别搞错了。

应用一下go.sh

查看GO版本

3、安装godep

Codis的编译使用了godep,如果没有安装的话就会报godep command not found的错误,godep是golang的一个包管理工具,类似于Python的pip。

其中go install ./命令会将godep执行程序生成到$GOPATH/bin下。

然后将$GOPATH/bin加到/etc/profile.d/go.sh中,主要是引用godep命令:

查看godep效果

4、下载并编译安装codis 3

编译完成后,查看一下Codis产生的文件。

在bin文件夹内生成codis-admin、codis-dashboard、codis-fe、codis-ha、codis-proxy、codis-server六个可执行文件。另外, bin/assets文件夹是codis-dashboard http服务需要的前端资源, 需要和codis-dashboard放置在同一文件夹下。

输出Codis执行文件,添加最后一行PATH变量。

至此,Codis安装完成。但需要注意的是,如果你是用golang 1.5 beta3以上的版本进行编译,还有可能出现的一个问题是:

这是因为golang 1.5 beta3之后go添加了GO15VENDOREXPERIMENT这个特性,并在1.6版本就默认开启,你可以参照Codis issue715里面的方案解决。最简单就是在编译前

5、为Codis创建标准目录

Codis安装完成后,就可以为Codis创建一些标准的目录,用来存储Codis的脚本目录、配置文件目录、日志目录、PID目录、Redis配置目录等。

复制Codis自带的redis-2.8.21相关工具到标准目录中。

添加环境变量

6、配置启动Codis各组件—-启动Redis

考虑到性能,主库关闭aof和rdp,从库只开启aof即可。下面这份配置就是生产环境中的配置,具体的含义可以看本博客的Redis生产环境配置文件详解章节。

主库:/data/codis/redis/redis-6379/redis.conf

从库:/data/codis/redis/redis-6380/redis.conf

可以使用codis-server启动redis了。

7、配置启动Codis各组件—-启动dashboard(集群中某一个节点)

首先生成默认的配置文件:

修改配置文件参数如下:

配置文件参数说明:

coordinator_name:外部存储类型,接受zookeeper/etcd,这里我们使用的zookeeper集群。

coordinator_addr:外部存储地址。

product_name:集群名称,满足正则\w[\w\.\-]*。

product_auth:集群密码,默认为空。

admin_addr:RESTful API端口。

启动dashboard

参数解释:

–ncpu=N:最大使用CPU个数。

-c CONF, –config=CONF:指定启动配置文件。

-l FILE, –log=FILE:设置log输出文件。

–log-level=LEVEL:设置log输出等级:INFO,WARN,DEBUG,ERROR,默认INFO,推荐WARN。

PS:dashboard只需要在一个节点启动即可,启动时会向zookeeper注册信息(topom),如果有其他节点也启动dashboard时,向zookeeper注册信息发现里面有信息时,就会无法启动的。另外,如果dashboard异常退出,请看后面的异常处理案例。

8、配置启动Codis各组件—-启动codis-proxy(集群中所有节点)

首先生成默认的配置文件:

修改配置文件参数如下:

配置文件参数介绍:

product_name:产品名称, 这个codis集群的名字, 可以认为是命名空间, 不同命名空间的codis没有交集。

product_auth:集群密码,默认为空。Codis 3.x支持AUTH,但是要求所有组件使用的AUTH必须完全相同。

admin_addr:RESTful API端口。

proto_type:Redis端口类型,接受tcp/tcp4/tcp6/unix/unixpacket。

proxy_addr:Redis端口地址或者路径。

jodis_addr:Jodis注册zookeeper地址。

jodis_timeout:Jodis注册session timeout时间,单位second。

backend_ping_period:与codis-server探活周期,单位second,0表示禁止。

session_max_timeout:与client连接最大读超时,单位second,0表示禁止。

session_max_bufsize:与client连接读写缓冲区大小,单位byte。

session_max_pipeline:与client连接最大的pipeline大小。

session_keepalive_period:与client的tcp keepalive周期,仅tcp有效,0表示禁止。

启动codis-proxy

–ncpu=N:最大使用CPU个数。

-c CONF, –config=CONF:指定启动配置文件。

-l FILE, –log=FILE:设置log输出文件。

–log-level=LEVEL:设置log输出等级:INFO,WARN,DEBUG,ERROR;默认INFO,推荐WARN。

–ulimit=NLIMIT:检查ulimit -n的结果,确保运行时最大文件描述不少于NLIMIT。

codis-proxy启动后,处于waiting状态,监听proxy_addr地址,但是不会accept连接,添加到集群并完成集群状态的同步,才能改变状态为online。添加的方法有以下两种:

第一种:通过codis-fe添加,通过Add Proxy按钮,将admin_addr加入到集群中,如下图(具体操作要等到后面codis-fe启动后才可以):

Codis 3集群搭建详解

第二种:通过codis-admin命令行工具添加,方法如下(添加3个proxy):

其中–dashboard需要指定codis-dashboard的管理地址,–create-proxy指定为和codis-proxy的admin_addr地址,。添加过程中,codis-dashboard会完成如下一系列动作:

1)获取proxy信息,对集群name以及auth进行验证,并将其信息写入到外部存储中;

2)同步slots状态;

3)标记proxy状态为online,此后proxy开始accept连接并开始提供服务;

PS:在添加codis-proxy的时候需要特别注意,这个地方容易出现各种问题,最好能一次性添加成功,不然就需要删除zookeeper数据了,然后重新开始。还有一点需要注意的是,测试中发现一旦删除掉某个proxy后,再次添加就会报错。

9、配置启动Codis各组件—-启动codis-fe(可选组件)

首先生成默认的配置文件,配置文件codis.json可以手动编辑,也可以通过codis-admin从外部存储(这里是zookeeper)中拉取,如下操作:

拉去的配置文件信息:

启动codis-fe,注意启动codis-fe的时候,必须要使用codis-fe的全路径进行启动,因为codis-fe需要找到前端静态文件,也就是要找到/usr/local/codis/src/github.com/CodisLabs/codis/bin/assets目录。

web监控端口是801端口,我们可以在浏览器打开http://10.0.60.152:8080看看图形化界面。

10、添加Redis Server Group(在集群中一台服务器上操作即可,也可以在面板图形界面操作)

首先使用codis-admin工具创建组,按照上面的规划的,我们创建2个组即可:

然后使用codis-admin工具给组添加Redis主机(2个主机为一个组):

把从库跟主库同步:

需要注意的是如果当从库运行一段时间后挂掉了,那么重新启动后需要人为手动地将主从进行同步,执行上面的命令即可,或者图形界面操作(反之,如果主库挂了,马上又好了,这时候从库会自动重新连接上的,不需要人为干预)。

若slave需要提升为master,操作如下:

注意的是,当从库提升为主库后,那么原来的主库就会掉线,如果想把它作为现在主库的从库,还是需要人为干预的,因为这个涉及到数据安全性的问题。

11、初始化slots并设置server group服务的slot 范围(在集群中一台服务器上操作即可,也可以在面板图形界面操作)

Codis采用Pre-sharding的技术来实现数据的分片, 默认分成1024个slots (0-1023),对于每个key来说,通过以下公式确定所属的Slot Id : SlotId = crc32(key) %1024。每一个slot都会有一个且必须有一个特定的server group id来表示这个slot的数据由哪个server group来提供。

至此,一个简单的集群就搭建完成了。但是此时redis虽然能够很好地进行切换了。但是是需要人为切换,如果想做到自动切换,那么还需要Codis的另一个组件codis-ha。

12、配置启动Codis各组件—-启动codis-ha(可选组件)

工作原理:

注意:Codis HA工具仅仅是Codis集群HA的一部分,单独工作能力有限。

默认以5s(–interval是调整时间间隔的)为周期,codis-ha会从codis-dashboard中拉取集群状态,并进行主从切换;

codis-ha在以下状态下会退出:

1、从codis-dashboard获取集群状态失败时;

2、向codis-dashboard发送主从切换指令失败时;

codis-ha在以下状态下不会进行主从切换:

1、存在proxy状态异常:

因为提升主从需要得到所有proxy的确认,因此必须确保操作时所有proxy都能正常响应操作指令;

2、网络原因造成的master异常:

若存在slave满足slave.master_link_status == up,通常可以认为master并没有真的退出,而是由于网络原因或者响应延迟造成的master状态获取失败,此时codis-ha不会对该group进行操作;

3、没有满足条件的slave时:

提升过程会选择满足slave.master_link_status == down,并且slave.master_link_down_since_seconds最小的进行操作。这就要求被选择的slave至少在过去一段时间内与master是成功同步状态,这个时间间隔是2d+5,其中d是codis-ha检查周期默认5秒。

注意:因此,应用codis-ha时还需要结合对codis-proxy和codis-server的可用性监控,否则codis-ha无法保证可靠性。

PS:当codis-ha启动后,你可以测试关掉redis master,看看redis slave是否马上会成为主节点。

最后来看一下配置完成后的web界面是什么样子?

Codis 3集群搭建详解

在此界面中也可以进行,组创建、将redis加入到组、删除redis主机、设置主从同步、将从节点提升为主节点、初始化slot等等。并且还可以看见OPS、内存、key等性能情况。另外可以在web界面进行slot迁移的操作,具体可以自行多试验试验。

13、测试Codis

连接codis-proxy代理端口即可,然后操作redis命令。

Zookeeper相关操作

查看zk中codis产品:

查看zk中的dashboard信息:

查看zk中的slot状态:

前面initslots初始化的所有Slot都保存在slots路径下,每个Slot是一个结点。随便选取一个Slot结点,用get命令能够查看结点上附着的数据:

查询zk中的server状态:

查询zk中的proxy状态:

要是想系统重做,删除此产品即可:rmr /codis3/codis_demo。

Codis常见问题修复

使用codis-admin命令行管理工具进行修复。

1)codis-dashboard异常退出的修复

当codis-dashboard启动时,会在外部存储上存放一条数据,用于存储 dashboard 信息,同时作为LOCK存在。当codis-dashboard安全退出时,会主动删除该数据。

当codis-dashboard异常退出时(大多数情况zookeeper连接异常时会异常退出),由于之前LOCK未安全删除,重启往往会失败。因此codis-admin提供了强制删除工具:

1、确认codis-dashboard进程已经退出(很重要);

2、然后运行codis-admin删除LOCK:

或者删除topom

正常关闭codis-dashboard:

2)codis-proxy异常退出的修复

通常codis-proxy都是通过codis-dashboard进行移除,移除过程中codis-dashboard为了安全会向codis-proxy发送offline指令,成功后才会将proxy 信息从外部存储中移除。如果codis-proxy异常退出,该操作会失败。此时可以使用codis-admin工具进行移除:

1、确认codis-proxy进程已经退出(很重要);

2、运行codis-admin删除proxy,首先查看proxy状态:

或用

根据查看到的信息,强制删除报错的codis-proxy。

选项–force表示,无论offline操作是否成功,都从外部存储中将该节点删除。所以操作前,一定要确认该codis-proxy进程已经退出。

codis-proxy正常关闭

3)jodis连接proxy显示Proxy list is empty问题处理

参考:https://github.com/CodisLabs/jodis/issues/10

codis数据迁移

安全和透明的数据迁移是Codis提供的一个重要的功能,也是Codis区别于Twemproxy等静态的分布式Redis解决方案的地方。

数据迁移的最小单位是key,我们在codis redis中添加了一些指令,实现基于key的迁移,如SLOTSMGRT等 (命令列表),每次会将特定slot一个随机的key 发送给另外一个codis redis实例,这个命令会确认对方已经接收,同时删除本地的这个k-v 键值,返回这个slot的剩余key的数量,整个操作是原子的。

迁移的过程对于上层业务来说是安全且透明的,数据不会丢失,上层不会中止服务。

注意,迁移的过程中打断是可以的,但是如果中断了一个正在迁移某个slot的任务,下次需要先迁移掉正处于迁移状态的slot,否则无法继续 (即迁移程序会检查同一时刻只能有一个slot处于迁移状态)。

codis-proxy高可用问题?

因为codis-proxy是无状态的,可以比较容易的搭多个实例,达到高可用性和横向扩展。对Java用户来说,可以使用基于Jedis的实现Jodis,来实现proxy层的HA:

  • 它会通过监控zookeeper上的注册信息来实时获得当前可用的proxy列表,既可以保证高可用性;
  • 也可以通过轮流请求所有的proxy实现负载均衡。

对于其他语言,可以使用haproxy代理到后端的多个codis-proxy,达到负载均衡的作用。而haproxy的单点问题可以使用keepalive做HA,这样就可以实现一个高可用高并发的codis-proxy了。

codis-dashboard高可用问题?

Codis Dashboard:集群管理工具,支持codis-proxy、codis-serve的添加、删除,以及据迁移等操作。在集群状态发生改变时,codis-dashboard 维护集群下所有codis-proxy的状态的一致性。

但需要注意的是对于同一个业务集群而言,同一个时刻codis-dashboard只能有0个或者1个。另外所有对集群的修改都必须通过codis-dashboard完成。由于本身的限制,codis-dashboard无法做到高可用。也就是说如果你集群中的codis-dashboard挂掉了,那么你将无法对集群做出更改操作,另外你的codis-fe界面也会异常(获取不到数据),但值得庆幸的是此时你的codis-集群对外服务不会出现任何问题。你需要做的就是去集群中的其他节点开启codis-dashboard即可,此时会重新去zookeeper中注册信息,集群操作不会有任何问题,所以也不必太担心codis-dashboard挂掉了,只需要做好监控及时报警即可。

另外,此时的codis-fe需要更改一下配置文件,也就是把codis-dashboard的地址更换为新的codis-dashboard主机即可;然后重新启动codis-fe,此时整个codis集群又恢复了最初的完整性,期间不会对客户端连接造成任何影响。

Redis高可用问题?

对下层的redis实例来说,当一个group的master挂掉的时候,应该让管理员清楚,并手动的操作,因为这涉及到了数据一致性等问题(redis的主从同步是最终一致性的)。因此codis不会自动的将某个slave升级成master。关于外部codis-ha工具(具体可以参考之前的章节),这是一个通过codis-dashboard开放的RESTful API实现自动切换主从的工具。该工具会在检测到master挂掉的时候主动应用主从切换策略,提升单个slave成为新的master。

需要注意,codis将其中一个slave升级为master时,该组内其他slave实例是不会自动改变状态的,这些slave仍将试图从旧的master上同步数据,因而会导致组内新的master和其他slave之间的数据不一致。因此当出现主从切换时,需要管理员手动创建新的sync action来完成新master与slave之间的数据同步(codis-ha不提供自动操作的工具,因为这样太不安全了)。

codis-fe安全问题?

默认情况下,codis-fe图形化界面没有任何安全措施,任何人只要知道地址都可以登录操作codis集群。此时你可以借助nginx/Apache的访问控制来进行codis-fe访问控制。提高codis-fe安全性。

Codis相关脚本

标准多codis实例目录

然后在各自的实例的/data/codis/proxy_19001/bash/目录下添加以下脚本即可。

1、start_dashboard.sh

2、add_group.sh

4、start_proxy.sh

5、start_fe.sh

6、initslot.sh

注意按照顺序依次启动即可。由于codis一旦跟zookeeper连接出现异常后codis-proxy就会异常退出,所以需要写一个计划任务监控脚本当codis_proxy异常退出时就报警并且自动拉起来。

完结。


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