Lettuce Redis Cluster

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Lettuce Redis Cluster

이 문서는 레터스(Lettuce)를 이용해서 레디스 클러스터(Redis Cluster) 용 Java Spring 애플리케이션을 개발하는 방법을 설명합니다.
레디스 클러스터에 연결(접속)하는 방법, 마스터가 다운되는 장애 발생 시 레터스 작동 방식, Pub/Sub과의 관계, Pipeline 등을 설명하고 관련 자바 소스 코드(source code)를 제공합니다.


기본 사용법

① RedisURI redisUri = RedisURI.Builder.redis(host[0],Integer.parseInt(host[1]))
레디스 클러스터 서버의 주소(ip와 port)와 추가 정보로 RedisURI를 생성합니다.
② redisClusterClient = RedisClusterClient.create(nodes);
redisClusterClient 인스턴스를 생성합니다.
③ ClusterTopologyRefreshOptions.builder()
ClusterTopologyRefreshOptions 인스턴스를 생성해서 PeriodicRefresh()를 설정합니다.
④ clusterConnection = redisClusterClient.connect();
레디스 클러스터에 연결합니다.
⑤ clusterConnection.setReadFrom(redisProps.getReadFrom());
조회 명령은 복제서버에서 실행하기 위해 ReadFrom을 설정합니다.
ReadFrom 각 값에 대한 자세한 설명은 여기를 보세요.
⑥ clusterCommands = clusterConnection.sync();
Sync 명령 실행용 API를 얻습니다.

Source code

장애복구(failover)와 Application 연결

애플리케이션(application)은 PeriodicRefresh 설정에 따라 주기적(기본값 60초)으로 CLUSTER NODES와 INFO 명령을 실행해서 레디스 클러스터 상태 변화를 감지합니다.
레디스 클러스터는 센티널처럼 publish 메시지를 보내지 않습니다.

다음은 애플리케이션(Application) 시작, 장애 발생(마스터 다운), 장애 복구, 클러스터 정보 조회(ClusterTopologyRefresh), SET 명령 실행을 시간 순으로 정리했습니다.
이것은 Application을 debug mode로 설정해서 얻은 자료입니다.

  • 애플리케이션(Application) 시작
    09:34:49: Executing ':MainApplication.main()'...
  • 1분에 한번씩 레디스 클러스터 구정 정보를 조회: 명령 CLUSTER NODES, INFO
    09:36:14.526 : ClusterTopologyRefreshScheduler.run()
  • http://localhost:8080/set/key01 실행
    redisClusterClient.connect()할 때 레디스 클러스터내 모든 서버에 연결하고 정보를 얻어오고 연결을 끊습니다. 이후 최초 실제 명령 실행 시 연결합니다. 이 연결은 유지됩니다.
    09:36:18.310 : Received [GET /set/key01 HTTP/1.1
    09:36:18.457 : getConnection(WRITE, 13770) -> key01 slot no
    09:36:18.459 : Connecting to Redis at 192.168.56.102:8002
    // 처음 명령을 실행하므로 HELLO로 연결하고 SET 명령을 실행한다.
    09:36:18.466 : [192.168.56.102:8002] write(ctx, AsyncCommand [type=HELLO])
    09:36:18.471 : [192.168.56.102:8002] write(ctx, [command=AsyncCommand [type=SET]])
    09:36:18.514 : Completed 200 OK
  • 1분에 한번씩 레디스 클러스터 구정 정보를 조회: 명령 CLUSTER NODES, INFO
    09:37:14.525 : ClusterTopologyRefreshScheduler.run()
  • 마스터-1 다운
    09:37:22.414 - shutdown
  • http://localhost:8080/set/key01 실행 -> 다운되지 않은 노드는 정상적으로 실행된다.
    09:37:51.412 : Received [GET /set/key01 HTTP/1.1
    09:37:51.418 : getConnection(WRITE, 13770)
    // 위에서 연결했으므로 SET 명령만 실행하면 된다.
    09:37:51.419 : [192.168.56.102:8002] write() [command=AsyncCommand [type=SET]]
    09:37:51.426 Completed 200 OK
  • http://localhost:8080/set/key02 실행 -> 다운된 노드는 에러 발생
    09:37:54.696 : Received [GET /set/key02 HTTP/1.1
    09:37:54.701 : getConnection(WRITE, 1449)
    // Master-1(8000)은 다운되었으므로 에러 발생
    09:37:54.702 : Connecting to Redis at 192.168.56.102:8000
    Connection refused: no further information: /192.168.56.102:8000
  • 장애복구 완료: cluster-node-timeout 30000 (30초)
    09:37:56.893 * Replica -> Master
  • http://localhost:8080/set/key03 실행
    09:38:08.806 : Received [GET /set/key03 HTTP/1.1
    09:38:08.809 : getConnection(WRITE, 5512)
    // 처음 명령을 실행하므로 HELLO로 연결하고 SET 명령을 실행한다.
    09:38:08.810 : Connecting to Redis at 192.168.56.102:8001
    09:38:08.813 : [192.168.56.102:8001] write(ctx, AsyncCommand [type=HELLO])
    09:38:08.816 : [192.168.56.102:8001] write(ctx, [command=AsyncCommand [type=SET]])
    09:38:08.821 Completed 200 OK
  • http://localhost:8080/set/key04 실행
    09:38:12.418 : Received [GET /set/key04 HTTP/1.1
    // 위에서 연결했으므로 SET 명령만 실행하면 된다.
    09:38:12.421 : getConnection(WRITE, 9583)
    09:38:12.421 : [192.168.56.102:8001] write(ctx, [command=AsyncCommand [type=SET]])
    09:38:12.425 : Completed 200 OK
  • 1분에 한번씩 레디스 클러스터 구정 정보를 조회: 명령 CLUSTER NODES, INFO
    -> 클러스터 정보 새로 고침, 새 마스터 인지
    09:38:14.526 : ClusterTopologyRefreshScheduler.run()
  • http://localhost:8080/set/key05 실행
    09:38:16.341 : Received [GET /set/key05 HTTP/1.1
    09:38:16.344 : getConnection(WRITE, 13646)
    09:38:16.344 : [192.168.56.102:8002] write(ctx, [command=AsyncCommand [type=SET]])
    09:38:16.352 : Completed 200 OK
  • http://localhost:8080/set/key06 실행
    09:38:21.325 : Received [GET /set/key06 HTTP/1.1
    09:38:21.328 : getConnection(WRITE, 1325)
    09:38:21.329 : Connecting to Redis at 192.168.56.102:8003
    09:38:21.331 : [192.168.56.102:8003] write(ctx, AsyncCommand [type=HELLO])
    09:38:21.335 : [192.168.56.102:8003] write(ctx, [command=AsyncCommand [type=SET]])
    09:38:21.340 Completed 200 OK

레디스 클러스터와 파이프라인(pipeline)

Pipeline은 일련의 명령을 모아서 한번에 레디스 서버로 보내서 실행하는 것이다. 그러므로 레디스 클러스터에서는 되지 않을거 같지만 된다.
Lettuce에서 키들을 서버별로 분류해서 각 서버에 한번에 보내서 실행한다.
• Pipeline에 대한 설명은 여기를 보세요.

  • 애플리케이션(Application) 시작
    14:06:30: Executing ':MainApplication.main()'...
  • SET 명령 10개를 pipeline으로 보내는 메서드 실행
    다음은 debug 모드로 애플리케이션을 실행해서 얻은 데이터이다. 각 명령마다 해시값을 추출해서 각 서버에 할당한다.
    http://localhost:8080/pipeline/key -> 명령 실행
    14:08:44.239 : Received [GET /pipeline/key HTTP/1.1
    14:08:44.352 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.353 : getConnection(WRITE, 15130)
    14:08:44.360 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.360 : getConnection(WRITE, 11067)
    14:08:44.361 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.361 : getConnection(WRITE, 7000)
    14:08:44.364 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.364 : getConnection(WRITE, 2937)
    14:08:44.366 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.366 : getConnection(WRITE, 15262)
    14:08:44.366 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.366 : getConnection(WRITE, 11199)
    14:08:44.367 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.367 : getConnection(WRITE, 7132)
    14:08:44.367 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.367 : getConnection(WRITE, 3069)
    14:08:44.367 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.367 : getConnection(WRITE, 14866)
    14:08:44.367 : dispatching command AsyncCommand [type=SET]
    14:08:44.367 : getConnection(WRITE, 10803)
  • 각 서버별로 모아진 명령을 보낸다.
    Master-1(8000) 서버에는 2개, Master-2(8001) 서버에는 3개, Master-3(8002) 서버에는 5개 명령을 보낸다.
    14:08:44.372 : [192.168.56.102:8000] flushCommands() Flushing 2 commands
    14:08:44.368 : [192.168.56.102:8001] flushCommands() Flushing 3 commands
    14:08:44.373 : [192.168.56.102:8002] flushCommands() Flushing 5 commands
  • Master-1(8000) 서버 로그: 2개 명령이 실행되었다.
    1598:M 14:08:44.451 - Accepted 192.168.56.1:12513
    1598:M 14:08:44.452 - 192.168.56.1:12513: HELLO 3 AUTH default redisgate SETNAME redisgate
    1598:M 14:08:44.459 - 192.168.56.1:12513: SET key-00003 value-00003
    1598:M 14:08:44.460 - 192.168.56.1:12513: SET key-00007 value-00007
  • Master-2(8001) 서버 로그: 3개 명령이 실행되었다.
    1605:M 14:08:44.449 - Accepted 192.168.56.1:12512
    1605:M 14:08:44.449 - 192.168.56.1:12512: HELLO 3 AUTH default redisgate SETNAME redisgate
    1605:M 14:08:44.460 - 192.168.56.1:12512: SET key-00002 value-00002
    1605:M 14:08:44.461 - 192.168.56.1:12512: SET key-00006 value-00006
    1605:M 14:08:44.461 - 192.168.56.1:12512: SET key-00009 value-00009
  • Master-3(8002) 서버 로그: 5개 명령이 실행되었다.
    Master-3(8002)
    1612:M 14:08:44.443 - Accepted 192.168.56.1:12511
    1612:M 14:08:44.444 - 192.168.56.1:12511: HELLO 3 AUTH default redisgate SETNAME redisgate
    1612:M 14:08:44.462 - 192.168.56.1:12511: SET key-00000 value-00000
    1612:M 14:08:44.462 - 192.168.56.1:12511: SET key-00001 value-00001
    1612:M 14:08:44.462 - 192.168.56.1:12511: SET key-00004 value-00004
    1612:M 14:08:44.462 - 192.168.56.1:12511: SET key-00005 value-00005
    1612:M 14:08:44.462 - 192.168.56.1:12511: SET key-00008 value-00008

레디스 클러스터와 Pub/Sub과의 관계

레디스 클러스터에서 Pub/Sub을 사용하려면 "redisClusterClient.connectPubSub();"를 사용하세요.
Publish와 Subscribe 용 연결(connection)을 구분해서 사용하시기 바랍니다.
Subscribe 명령을 실행하면 레터스(lettuce)는 여러 마스터 중 하나에 명령을 실행합니다. 해당 마스터가 다운되면 레터스(lettuce)는 바로 살아있는 다른 마스터에 Subscribe 명령을 실행합니다.
그래서, Pub/Sub 기능을 중단없이 사용할 수 있습니다.
예) 이전 마스터에 ch01 ~ ch05까지 5번 SUBSCRIBE를 했다면 새 마스터에 이렇게 실행합니다.
    SUBSCRIBE ch05 ch03 ch04 ch01 ch02
• Pub/Sub에 대한 소개와 사용법은 여기를 보세요.

Connect String(URI)을 이용한 연결(접속) 방법

Redis URI syntax

아래와 같은 방법으로 Connect String(URI)을 만들어서 레디스 클러스터에 연결한다.


Lettuce Spring Project

Spring Project 생성

이제 Java Spring Project를 생성해서 애플리케이션을 작성/실행해 봅니다.
Java Spring Project 생성 URL: start.spring.io

  • Project: Gradle-Groovy
  • Language: Java
  • Spring Boot: 3.1.8
  • Project Metadata
    • Group: com.redisgate
    • Artifact: ClusterLettuce -> Project 명칭, 이 이름으로 압축파일이 생긴다.
    • Name: Main -> Main Class Name
    • Description: Redis Cluster Lettuce Application -> 설명
    • Package name: com.redisgate.redis -> Package Name
    • Packaging: Jar
    • Java: 17 -> Java 버전 선택
  • Dependencies에서 [ADD … CTRL + B] 버튼을 클릭해서 아래 3개를 추가합니다.
    • Spring Web
    • Lombok
    • Spring Data Redis(Access+Driver)
  • 마지막으로 [GENERATE CTRL + ⏎ ] 버튼 클릭해서 압축 파일(zip)을 다운받는다.
  • 스프링부트3.x 는 자바17 이상, 스프링부트 2.x는 자바11을 사용합니다.

이 프로젝트에 사용된 Lettuce, Spring, Redis 버전

  • Lettuce-6.2.7
  • Spring-Boot: 3.1.8, Spring: 6.0.16
  • Redis-7.2.3

Class/File 구성

Main Class

application.properties

RedisProps class

application.properties 파일을 읽어오는 클래스.

  • clusterNodes는 레디스 클러스터 노드 주소(ip:port)를 읽어옵니다. List를 사용했습니다.
  • password는 char[]를 사용합니다. String을 사용하면 적용 시 getPassword().toCharArray()를 사용해야 합니다.
  • getReadFrom()은 readFrom 문자열을 ReadFrom 값으로 변경합니다.
  • periodicRefresh는 레디스 클러스터내 레디스 서버에 주기적으로 접속해서 CLUSTER NODES와 INFO 명령을 실행해서 구성 정보를 조회합니다. 기본값은 60초이고 여기서는 application.properties에서 설정하도록 했습니다.

RedisConn class

레디스 클러스터에 연결합니다.
topologyRefreshOptions과 connectTimeout을 설정을 합니다.

다음은 connect 메서드 실행 시 레디스 서버에 실행되는 명령입니다. 마스터, 복제 서버 모두에 동일한 명령이 실행됩니다.

  • redisClusterClient.connect()
    Redis Server
        HELLO 3 AUTH default redisgate SETNAME redisgate
        CLIENT SETNAME lettuce#ClusterTopologyRefresh
        CLUSTER NODES
        INFO
        closed connection

RedisController class

레디스 클러스터, 레디스 명령 테스트 클래스

  1. CLUSTER NODES 클러스터 구성정보를 조회합니다. 임의의 마스터에서 실행됩니다.
    http://localhost:8080/clusterNodes
  2. INFO 서버 정보를 조회합니다. 임의의 마스터에서 실행됩니다.
    http://localhost:8080/info
  3. ROLE 서버 역할을 조회합니다. 임의의 마스터에서 실행됩니다.
    http://localhost:8080/role
  4. PING 임의의 마스터에서 실행됩니다.
    http://localhost:8080/ping
  5. SET 키-값 저장
    http://localhost:8080/set/key01
  6. GET 조회, 복제에서 읽는지 readFrom 설정 확인
    http://localhost:8080/get/key01
    GET 명령이 복제서버에 실행되는 것을 확인하기 위해서 아래와 같이 redis-cli를 실행 후 위 get 명령을 실행합니다.
    $ bin/redis-cli -p 8003 -a redisgate --stat

RedisPipeline class

레디스 클러스터 파이프라인(Pipeline) 테스트 클래스

  1. Pipeline 레디스 클러스터 Pipeline 테스트
    http://localhost:8080/pipeline/key

RedisPubSub class

Publish/Subscribe 테스트 클래스

  1. PubSub Connection에 Listener를 등록
    http://localhost:8080/pubsubAddListener
  2. Subscribe 테스트
    http://localhost:8080/subscribe/ch01
  3. Publish 테스트
    http://localhost:8080/publish/ch01:Hello


<< Sentinel Cluster ReadFrom >>

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