Redis におけるマスター/スレーブ レプリケーション、セントリー、クラスタリングの分析例

WBOY
リリース: 2023-05-29 13:52:54
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1. Redis マスター/スレーブ レプリケーション

1. マスター/スレーブ レプリケーションの概要

マスター/スレーブ レプリケーションは、1 つの Redis サーバーから他の Redis サーバーにデータをコピーします。プロセス。前者をマスター ノード (Master)、後者をスレーブ ノード (Slave) と呼び、データ レプリケーションは一方向であり、マスター ノードからスレーブ ノードへのみ可能です。

デフォルトでは、各 Redis サーバーはマスター ノードであり、マスター ノードは複数のスレーブ ノードを持つことができますが、スレーブ ノードが持つことができるマスター ノードは 1 つだけです。 [関連する推奨事項: Redis ビデオ チュートリアル]

2. マスター/スレーブ レプリケーションの役割

データ冗長性 : マスター/スレーブ レプリケーションは次のことを実現します。データ ホット バックアップは、永続化以外のデータ冗長化方法です。
障害回復: マスターノードで問題が発生した場合、スレーブノードは迅速な障害回復を実現するためのサービスを提供できますが、これは実際には一種のサービス冗長化です。
負荷分散: マスター/スレーブのレプリケーションに基づいて、読み取り/書き込み分離と組み合わせることで、マスター ノードは書き込みサービスを提供し、スレーブ ノードは読み取りサービスを提供できます (つまり、Redis データの書き込み時) 、アプリケーションはマスター ノードに接続し、Redis データを読み取るときに接続スレーブ ノードを適用してサーバー負荷を共有します。特に、書き込みが少なく読み取りが多いシナリオでは、複数のスレーブ ノードで読み取り負荷を共有すると、同時実行性が大幅に向上します。 Redisサーバーの。
高可用性の基礎 : 上記の機能に加えて、マスター/スレーブ レプリケーションはセンチネルとクラスターの実装の基礎でもあります。可用性。

3. マスター/スレーブ レプリケーション プロセス

Redis におけるマスター/スレーブ レプリケーション、セントリー、クラスタリングの分析例

(1) スレーブ マシン プロセスが開始されると、データがスレーブ マシン プロセスに送信されます。マスター マシン 「sync コマンド」コマンドを送信して、同期接続を要求します。
(2) 初回接続でも再接続でも、マスターマシンはバックグラウンドプロセスを開始し、データスナップショットをデータファイルに保存(RDB操作を実行)し、同時に記録とキャッシュも行います。データファイル内のデータを変更するすべてのコマンド。
(3) バックグラウンド プロセスによるキャッシュ操作が完了すると、マスター マシンはデータ ファイルをスレーブ マシンに送信し、スレーブ マシンはデータ ファイルをハードディスクに保存し、メモリにロードします。マスター マシンがデータ ファイルを変更し、データに対するすべての操作が同時にスレーブ マシンに送信されます。スレーブに障害が発生してダウンタイムが発生した場合、正常に戻ると自動的に再接続されます。
(4) マスター マシンがスレーブ マシンから接続を受信した後、完全なデータ ファイルをスレーブ マシンに送信します。マスターがスレーブから同時に複数の同期要求を受信した場合、マスターは同期を開始します。バックグラウンドでリクエストを実行し、データ ファイルを保存し、それをすべてのスレーブ マシンに送信して、すべてのスレーブ マシンが正常であることを確認します。

#4. Redis マスター/スレーブ レプリケーションのセットアップ

4.1 サーバー IP 構成

## サーバーマスター ノードマスターslave1スレーブ2##

4.2 各サーバーのファイアウォール環境

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
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4.3 各サーバーへの Redis のインストール

Redis のインストールの詳細については、以前のブログを参照してください。 :
NoSQL redis の詳細説明

传入安装包到/opt目录
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path []
#输入/uar/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
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4.4 Redis 設定ファイルの変更(マスターノードの操作)

Master: 192.168.122.10

[root@master ~]# vim /etc/redis/6379.conf
 
##70行,修改监听地址为0.0.0.0,表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行,开启守护进程
daemonize yes
##172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行,指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes
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4.5 Redis設定ファイルの変更(スレーブノード操作)

Slave1:192.168.122.11

[root@slave1 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70行,修改监听地址为0.0.0.0,表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行,开启守护进程
daemonize yes
##172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行,指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288行,添加要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave1 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...
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Slave2:192.168.122.12

[root@slave2 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70行,修改监听地址为0.0.0.0,表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行,开启守护进程
daemonize yes
##172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行,指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288行,添加要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave2 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...
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4.6 マスター/スレーブの効果を確認します

4.6.1 マスター ノードでログを表示します

[root@master ~]# tail -f /var/log/redis_6379.log 
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Synchronization with replica 192.168.122.11:6379 succeeded
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Replica 192.168.122.12:6379 asks for synchronization
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Full resync requested by replica 192.168.122.12:6379
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Starting BGSAVE for SYNC with target: disk
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Background saving started by pid 7941
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * DB saved on disk
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * RDB: 0 MB of memory used by copy-on-write
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Synchronization with replica 192.168.122.12:6379 succeeded
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4.6.2 マスター ノードでスレーブ ノードを確認します

[root@master ~]# redis-cli info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.122.11,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
slave1:ip=192.168.122.12,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
master_replid:9d7fa17fc64cd573f5b81457183831d97dfad7dc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:910
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:910
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2. Redis Sentinel モード

1. Sentinel モードのコア機能

マスター/スレーブ レプリケーションに基づいて、Sentinel はマスター ノードの自動フェイルオーバーを導入します。

2. Sentinel モードの原理

Sentinel はマスター/スレーブ構造の各サーバーを監視する分散システムであり、障害が発生した場合には新しいマスターが選択されます投票メカニズムを通じて、すべてのスレーブが新しい​​マスターに接続されます。したがって、Sentinel を実行するクラスター全体の数は 3 ノード以上である必要があります。

3. Sentinel モードの役割

Monitoring: Sentinel はマスターノードとスレーブノードが正常に動作しているかを常にチェックします。
自動フェイルオーバー: マスター ノードが正常に動作しない場合、Sentinel は自動フェイルオーバー操作を開始し、障害が発生したマスター ノードのスレーブ ノードの 1 つを新しいマスター ノードにアップグレードします。他のスレーブ ノードが新しいマスター ノードを複製するように変更されます。
通知リマインダー : Sentinel はフェイルオーバー結果をクライアントに送信できます。

4. センチネル モードの構造

センチネル構造は、センチネル ノードとデータ ノードの 2 つの部分で構成されます:
● センチネル ノード: センチネル システム1 つ以上のノードで構成されます。センチネル ノードは、データを保存しない特別な Redis ノードです。
● データノード: マスターノードとスレーブノードは両方ともデータノードです。

5. センチネル モードの仕組み

Redis におけるマスター/スレーブ レプリケーション、セントリー、クラスタリングの分析例
センチネルの起動はマスター/スレーブ モードに依存するため、マスター/スレーブ モードインストールする必要があります 次にセントリー モードを実行しましょう。センチネル モードをすべてのノードにデプロイする必要があります。センチネル モードは、すべての Redis 動作ノードが正常かどうかを監視します。他のノードがマスターとの接続を失ったため、マスターに問題がある場合ノードに投票し、半数以上の投票が行われ、このマスターに実際に問題があると見なされ、監視室に通知され、スレーブの 1 人が次のノードとして選択されます。新しいマスター。

6. フェイルオーバーメカニズム

  • #センチネル ノードは、マスター ノードに障害が発生したかどうかを定期的に監視します。センチネル ノードは、1 秒に 1 回 ping コマンドを送信してハートビート検出を実行し、結果をマスター ノード、スレーブ ノード、および他のセンチネル ノードに送信します。マスター ノードが特定の時間範囲内に応答しない場合、またはエラー メッセージで応答した場合、センチネルはマスター ノードが主観的に (一方的に) オフラインであると判断します。センチネル ノードの半数以上がマスター ノードが主観的にオフラインであると信じている場合、マスター ノードは客観的にオフラインになります。

  • マスター ノードに障害が発生すると、センチネル ノードは Raft アルゴリズム (選挙アルゴリズム) を通じて選出メカニズムを実装し、フェールオーバーの処理を担当するリーダーとしてセンチネル ノードを共同で選出します。およびマスターノードの障害を通知します。したがって、Sentinel クラスター内のホストの数は 3 ノード以上でなければなりません。

  • リーダー センチネル ノードはフェイルオーバーを実行します。プロセスは次のとおりです:
    ● スレーブ ノードを新しいマスター ノードにアップグレードし、他のスレーブ ノードが新しいマスター ノードを指すようにします。
    ● 元のマスター ノードが回復すると、そのノードもスレーブ ノードになり、新しいマスター ノードをポイントします;
    ● マスター ノードが置き換えられたことをクライアントに通知します。
    客観的オフラインはマスター ノードに固有の概念であることに注意することが重要です。スレーブ ノードとセンチネル ノードに障害が発生した場合、センチネルによって主観的にオフラインになった後は、その後の客観的オフラインおよびフェイルオーバー操作は行われません。

7. マスター ノードの選択

  • 異常なもの (オフラインのもの) を除外し、センチネルに応答しないようにします。 ping が応答するスレーブ ノード。

  • 設定ファイル内で最も優先度の高い設定を持つスレーブ ノードを選択します (レプリカ優先度、デフォルト値は 100)。

  • レプリケーション オフセットが最も大きいスレーブ ノード、つまり最も完全なレプリケーションを選択します。

#8. Redis Sentinel モードの構築

8.1 サーバー IP 構成

ホスト名 IP
# #192.168 .122.10 スレーブ 1 ノード
192.168.122.11 スレーブ 2 ノード
192.168.122.12
サーバーホスト名IP##マスターノードスレーブ 1 ノードスレーブ 2 ノード

8.2 各服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
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8.3 修改Redis哨兵模式的配置文件(所有节点操作)

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
 
##17行,取消注释,关闭保护模式
protected-mode no
##21行,Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
##26行,指定sentienel为后台启动
daemonize yes
##36行,指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
##65行,指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
##84行,修改,指定该哨兵节点监控192.168.122.10 6379这个主节点,该主节点的名称是mymaster
##最后的2的含义与主节点的故障判定有关;至少需要2个哨兵节点同意,才能判定故障并进行故障转移
sentinel monitor mymaster 192.168.122.10 6379 2
##113行,判定服务器down掉的时间周期,默认30000毫秒(30秒)
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
##146行,故障节点的最大超时时间为180000毫秒(180秒)
sentinel failover-timeout mymaster 180000
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8.4 启动哨兵模式

注意:需先启动master,再启动slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
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8.5 查看哨兵信息

Master:192.168.122.10

[root@master redis-5.0.7]# redis-cli -p 26379 info sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.122.10:6379,slaves=2,sentinels=3
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三、Redis 群集模式

1. Redis集群的概述

集群,即Redis Cluster,是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

2. Redis集群

Redis数据分布在多个节点(Node)组成的集群中。集群中的节点分为主节点和从节点;只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

3. Redis集群的作用

集群的作用,可以归纳为两点:

3.1 数据分区

数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能。
集群将数据分散到多个节点,一方面突破了Redis单机内存大小的限制,存储容量大大增加;另一方面每个主节点度可以对外提供读服务和写服务,大大提高了集群的响应能力。
Redis单机内存大小受限问题,在介绍持久化和主从复制时都有体积;例如,如果单机内存太大,bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞,主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务,全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

3.2 高可用

该集群支持主从复制和类似哨兵一样的主节点自动故障转换功能,即使发生节点故障也能够继续为外部提供服务。

4. Redis集群的数据分片

● Redis集群引入了哈希槽的概念
● Redis集群有16384个哈希槽(编号0-16383)
● 集群的每个节点负责一部分哈希槽
● 每个key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽,通过这个值,去找到所对应的节点,然后直接跳转到这个对应的节点上进行存取操作。

5. 哈希槽

5.1 哈希槽的分配

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  • 哈希槽可按照集群主机数平均分配(默认分配)
    以3个节点组成的集群为例:
    节点A包含0-5460号哈希槽
    节点B包含5461-10922号哈希槽
    节点C包含10923-16383号哈希槽

  • 也可以根据主机的性能以及功能自定义分配
    以3个节点组成的集群为例:
    节点A性能最差,包含0-2000号哈希值
    节点B性能中等,包含2001-7000号哈希值
    节点C性能最强,包含7001-16383号哈希值

5.2 哈希槽的使用

集群搭建的时候,需要给集群的节点分配插槽,0~16383
在node1执行set a a

  • 使用crc16算法对key进行计算,得到一个数字,然后对这个数字进行求余16384(crc16 : a = 26384l;26384 % 16384 = 10000)

  • 查找包含10000的插槽的节点,找到了node2,自动跳转到node2

  • 在node2上执行set a a命令

node3上执行get a

  • a --> 10000

  • 跳转到node2

  • 在node2执行get a

6. Redis集群的主从复制模型

Redis におけるマスター/スレーブ レプリケーション、セントリー、クラスタリングの分析例
集群中具有A、B、C三个节点,如果节点B失败了,整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
以每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有了三个Master节点和三个Slave节点组成,在节点B失败后,集群选举B1位为新的主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。

7. 搭建Redis群集模式

7.1 服务器IP配置

redis的集群一般需要6个节点,3主3从。方便起见,这里在同一台服务器上模拟;
以端口号进行区分,3个主节点端口号6001/6002/6003,对应的从节点端口号6004/6005/6006。

master 192.168.122.10
slave1192.168.122.11
スレーブ2192.168.122.12
服务器主机名IP主端口从端口
Node1节点node192.168.122.1060016004
Node2节点node192.168.122.1060026005
Node3节点node192.168.122.1060036006

7.2 服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0
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7.3 创建集群配置目录及文件

[root@node ~]# cd /etc/redis
[root@node redis]# mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
[root@node redis]# for i in {1..6}
> do
> cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> done
[root@node redis]# ls -R redis-cluster/
redis-cluster/:
redis6001  redis6002  redis6003  redis6004  redis6005  redis6006
 
redis-cluster/redis6001:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6002:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6003:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6004:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6005:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6006:
redis-cli  redis.conf  redis-server
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7.4 开启群集功能

仅以redis6001为例,其他5个文件夹的配置文件以此类推修改,特别注意端口号的修改。

[root@node redis]# cd redis-cluster/redis6001
[root@node redis6001]# vim redis.conf 
 
##69行,注释掉bind项,默认监听所有网卡
#bind 127.0.0.1
##88行,修改,关闭保护模式
protected-mode no
##92行,修改,redis监听端口
port 6001
##136行,开启守护进程,以独立进程启动
daemonize yes
##832行,取消注释,开启群集功能
cluster-enabled yes
##840行,注销注释,群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6001.conf
##846行,注销注释,群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000
##700行,修改,开启AOF持久化
appendonly yes
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7.5 启动redis节点

分别进入那六个文件夹,执行命令:“redis-server redis.conf”,来启动redis节点

[root@node redis6001]# for d in {1..6}
> do
> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> ^C
[root@node redis6001]# for d in {1..6}
> do
> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
> redis-server redis.conf
> done
[root@node1 redis6006]# ps -ef | grep redis
root        992      1  0 13:45 ?        00:00:07 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root       2289      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6001 [cluster]
root       2294      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6002 [cluster]
root       2299      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6003 [cluster]
root       2304      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6004 [cluster]
root       2309      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6005 [cluster]
root       2314      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6006 [cluster]
root       2450   2337  0 14:50 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
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7.6 启动集群

[root@node redis6006]# redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1
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六个实例分为三组,每组一主一从,前面的做主节点,后面的做从节点。下面交互的时候需要输入yes才可以成功创建。
–replicas 1表示每个主节点有1个从节点。

7.7 测试集群

[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6001 -c
#加-c参数,节点之前就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots
#查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 0
#哈希槽起始编号
   2) (integer) 5460
#哈希槽终止编号
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6001
#node节点主
      3) "18e59f493579facea29abf90ca4050f566d66339"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6004
#node节点从
      3) "2635bf6a0c286ef910ec5da03dbdc7cde308c588"
2) 1) (integer) 10923
   2) (integer) 16383
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6003
      3) "51460d417eb56537e5bd7e8c9581c66fdd817b3c"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6006
      3) "51a75667dcf21b530e69a3242a3e9f81f577168d"
3) 1) (integer) 5461
   2) (integer) 10922
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6002
      3) "6381d68c06ddb7ac43c8f7d7b8da0644845dcd59"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6005
      3) "375ad927116d3aa845e95ad5f0586306e7ff3a96"
127.0.0.1:6001> set num 1
OK
127.0.0.1:6001> get num
"1"
127.0.0.1:6001> keys *
1) "num"
127.0.0.1:6001> quit
[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6002 -c
127.0.0.1:6002> keys *
#6002端口无键值对
(empty list or set)
127.0.0.1:6002> get num
-> Redirected to slot [2765] located at 127.0.0.1:6001
"1"
#6002端口获取到num键位于6001端口,切换到6001端口并显示键值
127.0.0.1:6001> set key1 11111
-> Redirected to slot [9189] located at 127.0.0.1:6002
OK
#6001端口创建键值对,将其存至6002端口,并切换至6002端口
127.0.0.1:6002>
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以上がRedis におけるマスター/スレーブ レプリケーション、セントリー、クラスタリングの分析例の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。

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ソース:yisu.com
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