一、Redis-Cluster集群概述

（1）Cluster集群概述

在Redis5.0版本发布时，推出了各种新特性，其中一点就是放弃Ruby的集群方式，改为使用C语言编写的redis-cli的方式，使集群的构建方式的复杂度降低，在Redis3.0以前的版本要实现集群一般都是借助哨兵sentinel工具来监控Master节点的状态，如果Master出现故障则会进行故障转移，主从切换，选择一台数据较完整的Slave来做Master，哨兵的配置略微复杂，并且性能和高可用方面表现一般，特别是在主从进行切换时，会有访问瞬断的情况，而且哨兵模式只有一个Master对外提供写服务，没办法支持很高的并发，并且单个主节点的内存也不能设置的太大，否则会导致持久化文件过大，影响数据恢复或主从同步的效率

哨兵模式的缺陷：

哨兵的配置略微复杂，并且性能和高可用方面表现一般，特别是在主从进行切换时，会有访问瞬断的情况

哨兵模式只有一个Master对外提供写服务，没办法支持很高的并发

单个主节点的内存也不能设置的太大，否则会导致持久化文件过大，影响数据恢复或主从同步的效率

之前没有Cluster之前使用的是Codis(豌豆荚)+redis

（2）Redis数据分区

Redis-Cluster采用虚拟槽进行分区，所有的键根据hash哈希函数映射到0—16383个整数槽内，总共有16384个整数槽

计算公式为：Slot=CRC16(key)&16384

每个节点负责维护一部分虚拟槽以及虚拟槽所映射的键值数据

Redis集群中的每个节点都负责虚拟槽的子集，例如:

一个集群有三个节点,那么

节点A包含从0到5500的散列槽。

节点B包含从5501到11000的散列槽。

节点C包含从11001到16383的散列槽。

当用户创建键时，比如set aaa bbb，Redis会根据上面的算法计算出这个键的值，这个值不超过16383，假如说算出的值为5700，那么这个键就会保存在节点B中。当用户访问某个键时，这个键肯定也会有一个值，例如3500，那么就会从节点A上面去读取。但是用户连接的数据库时节点A，但是访问的数据在节点B怎么办，那么节点A会直接转发请求到节点B上去读取数据

（3）Redis-Cluster集群搭建

Redis集群至少需要3个节点，因为Cluster集群的投票容错机制要求至少半数节点认为某个节点挂了，该节点才算是挂了，当只有两个节点时是无法进行投票的，所以说至少需要3个节点

要保证集群的高可用，需要每个Master主节点都有一个Slave从节点，也就是用来备份的节点，在这个基础上，Redis-Cluster至少需要6台服务器，最终组成的集群架构是三主三从

（4）集群选举原理分析（ping-pong机制）

选举流程：（PING-PONG机制）

当Slave发现自己的Master变成Fail（失败）状态时，会尝试发起选举，以成为新的Master，由于挂掉的Master可能会有多个Slave，从而会存在多个Slave去竞争Master节点的过程：

Slave发现自己的Master变成Fail（失败）状态
Slave会将自己记录的集群currentEpoch（选举轮次标记）加1，并广播信息到集群中的其他节点
集群中的其他节点接收到Slave广播的消息，只有Master主节点会进行响应，判断请求者的合法性（就是确认选举Slave的Master确实是挂了），并且发送结果
尝试选举Master的Slave会收集其他节点的Master返回的结果，收到超过半数节点的Master的同意后，这个Slave就会变成新的Master
广播Pong消息通知其他集群的节点

这是成功选举的过程，前四步就是Ping的机制，而第五步就是Pong的机制，但是如果选举不成功怎么办：

如果这次Slave的选举没有成功，例如，三个节点组成的集群，三个节点分别是节点A、B、C，每个节点都有两个从服务器，当A节点的Master挂了之后，A节点的两个从服务器都会进行选举，最后的结果是B投给了第一个从服务器，C投给了第二个从服务器，这个时候会发生第二次选举，选举轮次加1继续上面的选举流程，直到选举成功

当集群中其中一台主机挂掉后，是不会影响客户端的查询和写入的，但是不能挂掉多于集群半数的主机数量

（5）跳转重定位

当客户端想获取指定的A键，但是它访问的节点中没有A键，被访问的节点会发现客户端想要获取的键自己这里没有，这个时候被访问的节点会向客户端发送一个特殊的跳转指令，这个指令会携带带有A键的节点的地址，告诉客户端去连接这个节点获取A键，客户端收到跳转指令后除了会跳转到正确的节点上去操作外，还会同步更新自己的槽位映射表缓存，后续的所有键都会使用新的槽位映射表，下次访问A键的时候会直接访问正确的节点

二、部署Redis-Cluster集群

（1）实验环境

此次实验使用的Redis版本均为Redis-5.0.4版本，三个服务器上部署双实例

系统	主机名	ip	端口
Centos7.4	Centos1	192.168.100.202	6379
Centos7.4	Centos1	192.168.100.202	6380
Centos7.4	Centos2	192.168.100.203	6379

Centos7.4	Centos2	192.168.100.203	6380
Centos7.4	Centos3	192.168.100.204	6379
Centos7.4	Centos3	192.168.100.204	6380

（2）实验步骤

-配置hosts文件

******（1）修改centos1，并编写hosts文件
[root@Centos7 ~]# hostnamectl set-hostname centos1
[root@Centos7 ~]# su
[root@centos1 ~]# echo ""'
192.168.100.202 centos1
192.168.100.203 centos2
192.168.100.204 centos3
''' >> /etc/hosts
[root@centos1 ~]# cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
192.168.100.202 centos1
192.168.100.203 centos2
192.168.100.204 centos3
[root@centos1 ~]# scp /etc/hosts root@192.168.100.203:/etc/hosts
[root@centos1 ~]# scp /etc/hosts root@192.168.100.204:/etc/hosts
******（2）修改centos2
[root@Centos7 ~]# hostnamectl set-hostname centos2
[root@Centos7 ~]# su
[root@centos2 ~]# 
******（3）修改centos3
[root@Centos7 ~]# hostnamectl set-hostname centos3
[root@Centos7 ~]# su
[root@centos3 ~]#

-在centos1上，上传redis软件包，并且编译

[root@centos1 ~]# ll
总用量 1928
-rw-------. 1 root root    1264 1月  12 18:27 anaconda-ks.cfg
-rw-r--r--  1 root root 1966337 6月   9 23:49 redis-5.0.4.tar.gz
[root@centos1 ~]# tar xf redis-5.0.4.tar.gz 
[root@centos1 ~]# cd redis-5.0.4
[root@centos1 redis-5.0.4]# make 
[root@centos1 redis-5.0.4]# cd

-centos1的配置

******（1）创建工作目录
[root@centos1 ~]# mkdir -p /etc/redis/cluster/{6379,6380}
[root@centos1 ~]# ll /etc/redis/cluster/
总用量 0
drwxr-xr-x 2 root root 6 6月   9 23:47 6379
drwxr-xr-x 2 root root 6 6月   9 23:47 6380
******（2）创建数据存储目录
[root@centos1 ~]# mkdir -p /data/redis/data/{6379,6380}
[root@centos1 ~]# ll /data/redis/data/
总用量 0
drwxr-xr-x 2 root root 6 6月   9 23:48 6379
drwxr-xr-x 2 root root 6 6月   9 23:48 6380
******（3）为centos1部署双实例
[root@centos1 ~]# cp redis-5.0.4/redis.conf /etc/redis/cluster/6379/
[root@centos1 ~]# cp redis-5.0.4/redis.conf /etc/redis/cluster/6380/
******（4）修改配置文件
[root@centos1 ~]# vim /etc/redis/cluster/6379/redis.conf 
。。。。。。
  68 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  69 bind 192.168.100.202  #指定此实例的ip
  70 
。。。。。。
  88 protected-mode no #关闭安全模式
  89 
  90 # Accept connections on the specified port, default is 6379 (IANA #815344).
  91 # If port 0 is specified Redis will not listen on a TCP socket.
  92 port 6379  #指定此实例的端口
  93 
。。。。。。
 135 # Note that Redis will write a pid file in /var/run/redis.pid when daemonized.
 136 daemonize yes
 137 
。。。。。。
 170 # output for logging but daemonize, logs will be sent to /dev/null
 171 logfile "/var/log/redis/redis_6379.log"  #指定日志存放路径
 172  
。。。。。。
 262 # Note that you must specify a directory here, not a file name.
 263 dir /data/redis/data/6379  #指定RDB文件存放路径
 264 
。。。。。。
 837 #
 838  cluster-enabled yes #去掉注释，开启集群
 839 
。。。。。。
 845 #
 846 cluster-config-file nodes-6379.conf
 847 
。。。。。。
 851 #
 852  cluster-node-timeout 15000  #请求超时，单位为毫秒，15000为15秒
 853 
。。。。。。
#保存退出
————————————————————————————————————————
#可以直接这样，因为配置都相同，只需要修改一下端口号就行
[root@centos1 ~]# cp /etc/redis/cluster/6379/redis.conf  /etc/redis/cluster/6380/redis.conf 
cp：是否覆盖"/etc/redis/cluster/6380/redis.conf"？ yes
[root@centos1 ~]# sed -i 's/6379/6380/g' /etc/redis/cluster/6380/redis.conf 
————————————————————————————————————————
[root@centos1 ~]# vim /etc/redis/cluster/6380/redis.conf 
。。。。。。
  68 # ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
  69 bind 192.168.100.202
  70 
。。。。。。
  88 protected-mode no
  89 
  90 # Accept connections on the specified port, default is 6379 (IANA #815344).
  91 # If port 0 is specified Redis will not listen on a TCP socket.
  92 port 6380  #修改端口
  93 
。。。。。。
 135 # Note that Redis will write a pid file in /var/run/redis.pid when daemonized.
 136 daemonize yes  #放到后台运行
 137 
。。。。。。
 157 # nothing bad happens, the server will start and run normally.
 158 pidfile /var/run/redis_6380.pid  #修改一下pid文件
 159 
。。。。。。
 170 # output for logging but daemonize, logs will be sent to /dev/null
 171 logfile "/var/log/redis/redis_6380.log"  #指定日志存放路径
 172 
。。。。。。
 262 # Note that you must specify a directory here, not a file name.
 263 dir /data/redis/data/6380  #指定RDB文件存放路径
 264 
。。。。。。
 838  cluster-enabled yes
 839 
 840 # Every cluster node has a cluster configuration file. This file is not
 841 # intended to be edited by hand. It is created and updated by Redis nodes.
 842 # Every Redis Cluster node requires a different cluster configuration file.
 843 # Make sure that instances running in the same system do not have
 844 # overlapping cluster configuration file names.
 845 #
 846 cluster-config-file nodes-6380.conf
 847 
 848 # Cluster node timeout is the amount of milliseconds a node must be unreachable
 849 # for it to be considered in failure state.
 850 # Most other internal time limits are multiple of the node timeout.
 851 #
 852 cluster-node-timeout 15000
。。。。。。
#保存退出
[root@centos1 ~]# mkdir -p /usr/local/redis
[root@centos1 ~]# mkdir -p /var/log/redis
[root@centos1 ~]# cp redis-5.0.4/src/redis-server /usr/local/redis/
[root@centos1 ~]# cp redis-5.0.4/src/redis-cli /usr/local/redis/
[root@centos1 ~]# ln -s /usr/local/redis/* /usr/local/bin/
******（5）启动两台redis
[root@centos1 ~]# redis-server /etc/redis/cluster/6379/redis.conf   #指定配置文件启动redis
[root@centos1 ~]# redis-server /etc/redis/cluster/6380/redis.conf 
[root@centos1 ~]# netstat -anpt | grep redis
tcp        0      0 192.168.100.202:6379    0.0.0.0:*               LISTEN      5231/redis-server 1 
tcp        0      0 192.168.100.202:6380    0.0.0.0:*               LISTEN      5236/redis-server 1 
tcp        0      0 192.168.100.202:16379   0.0.0.0:*               LISTEN      5231/redis-server 1 
tcp        0      0 192.168.100.202:16380   0.0.0.0:*               LISTEN      5236/redis-server 1 
[root@centos1 ~]# ps -ef | grep redis #查看进程，发现后面是cluster
root       5231      1  0 00:13 ?        00:00:04 redis-server 192.168.100.202:6379 [cluster]
root       5236      1  0 00:13 ?        00:00:04 redis-server 192.168.100.202:6380 [cluster]
root      19035   1062  0 02:19 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
******（6）添加开机启动项
[root@centos1 ~]# echo "redis-server /etc/redis/cluster/6379/redis.conf" >> /etc/rc.local 
[root@centos1 ~]# echo "redis-server /etc/redis/cluster/6380/redis.conf" >> /etc/rc.local 
******（7）传输文件到另外两台服务器
[root@centos1 ~]# scp -r /etc/redis/ 192.168.100.203:/etc
root@192.168.100.203's password: 
redis.conf                                                                                             100%   61KB   2.5MB/s   00:00    
redis.conf                                                                                             100%   61KB  34.3MB/s   00:00    
[root@centos1 ~]# scp -r /etc/redis/ 192.168.100.204:/etc
root@192.168.100.204's password: 
redis.conf                                                                                             100%   61KB  33.3MB/s   00:00    
redis.conf                                                                                             100%   61KB  28.8MB/s   00:00    
[root@centos1 ~]# scp -r /usr/local/redis/ 192.168.100.203:/usr/local/
root@192.168.100.203's password: 
redis-server                                                                                           100% 7912KB  35.5MB/s   00:00    
redis-cli                                                                                                0%    0     0.0KB/s   --:-- ETA^redis-cli                                                                                              100% 4694KB  34.5MB/s   00:00    
[root@centos1 ~]# scp -r /usr/local/redis/ 192.168.100.204:/usr/local/
root@192.168.100.204's password: 
redis-server                                                                                           100% 7912KB  44.6MB/s   00:00    
redis-cli

Redis-Cluster集群（上）