centos6下redis cluster集群部署过程

一般来说，redis主从和mysql主从目的差不多，但redis主从配置很简单，主要在从节点配置文件指定主节点ip和端口，比如：slaveof 192.168.10.10 6379，然后启动主从，主从就搭建好了。redis主从中如果主节点发生故障，不会自动切换，需要借助redis的Sentinel（哨兵模式）或者keepalive来实现主的故障转移。

今天介绍下redis cluster集群模式：
redis集群是一个无中心的分布式redis存储架构，可以在多个节点之间进行数据共享，解决了redis高可用、可扩展等问题，redis集群提供了以下两个好处：
1）将数据自动切分(split)到多个节点
2）当集群中的某一个节点故障时，redis还可以继续处理客户端的请求。

一个 Redis 集群包含 16384 个哈希槽（hash slot），数据库中的每个数据都属于这16384个哈希槽中的一个。集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽。集群中的每一个节点负责处理一部分哈希槽。
集群中的主从复制
集群中的每个节点都有1个至N个复制品，其中一个为主节点，其余的为从节点，如果主节点下线了，集群就会把这个主节点的一个从节点设置为新的主节点，继续工作。这样集群就不会因为一个主节点的下线而无法正常工作。

==========从Redis3.x开始已经支持Load Balance功能了===========

Redis Cluster集群功能推出已经有一段时间了。在单机版的Redis中，每个Master之间是没有任何通信的，所以一般在Jedis客户端或者Codis这样的代理中做Pre-sharding。按照CAP理论来说，单机版的Redis属于保证CP(Consistency & Partition-Tolerancy)而牺牲A(Availability)，也就说Redis能够保证所有用户看到相同的数据（一致性，因为Redis不自动冗余数据）和网络通信出问题时，暂时隔离开的子系统能继续运行（分区容忍性，因为Master之间没有直接关系，不需要通信），但是不保证某些结点故障时，所有请求都能被响应（可用性，某个Master结点挂了的话，那么它上面分片的数据就无法访问了）。

有了Cluster功能后，Redis从一个单纯的NoSQL内存数据库变成了分布式NoSQL数据库，CAP模型也从CP变成了AP。也就是说，通过自动分片和冗余数据，Redis具有了真正的分布式能力，某个结点挂了的话，因为数据在其他结点上有备份，所以其他结点顶上来就可以继续提供服务，保证了Availability。然而，也正因为这一点，Redis无法保证曾经的强一致性了。这也是CAP理论要求的，三者只能取其二。

Redis Cluster 是Redis的集群实现，内置数据自动分片机制，集群内部将所有的key映射到16384个Slot中，集群中的每个Redis Instance负责其中的一部分的Slot的读写。集群客户端连接集群中任一Redis Instance即可发送命令，当Redis Instance收到自己不负责的Slot的请求时，会将负责请求Key所在Slot的Redis Instance地址返回给客户端，客户端收到后自动将原请求重新发往这个地址，对外部透明。一个Key到底属于哪个Slot由crc16(key) % 16384 决定。在Redis Cluster里对于负载均衡和HA相关都已经支持的相当完善了。

负载均衡（Load Balance）：集群的Redis Instance之间可以迁移数据，以Slot为单位，但不是自动的，需要外部命令触发。
集群成员管理：集群的节点(Redis Instance)和节点之间两两定期交换集群内节点信息并且更新，从发送节点的角度看，这些信息包括：集群内有哪些节点，IP和PORT是什么，节点名字是什么，节点的状态(比如OK，PFAIL，FAIL，后面详述)是什么，包括节点角色(master 或者 slave)等。
关于可用性，集群由N组主从Redis Instance组成。

主可以没有从，但是没有从 意味着主宕机后主负责的Slot读写服务不可用。

一个主可以有多个从，主宕机时，某个从会被提升为主，具体哪个从被提升为主，协议类似于Raft，参见这里。如何检测主宕机？Redis Cluster采用quorum+心跳的机制。从节点的角度看，节点会定期给其他所有的节点发送Ping，cluster-node-timeout(可配置，秒级)时间内没有收到对方的回复，则单方面认为对端节点宕机，将该节点标为PFAIL状态。通过节点之间交换信息收集到quorum个节点都认为这个节点为PFAIL，则将该节点标记为FAIL，并且将其发送给其他所有节点，其他所有节点收到后立即认为该节点宕机。从这里可以看出，主宕机后，至少cluster-node-timeout时间内该主所负责的Slot的读写服务不可用。

Redis Cluster的特点如下：

• 节点自动发现
• slave->master选举,集群容错
• Hot resharding:在线分片
• 集群管理:clusterxxx
• 基于配置(nodes-port.conf)的集群管理
• ASK 转向/MOVED转向机制
• 布署无需指定master
• 可以支持超过1,000台节点的集群

======Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接======
redis-cluster架构图如下：

其结构特点：

• 所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
• 节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
• 客户端与redis节点直连,不需要中间proxy层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。
• redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上（不一定是平均分配）,cluster 负责维护node<->slot<->value。
• Redis集群预分好16384个桶，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，根据 CRC16(key) mod 16384的值，决定将一个key放到哪个桶中。

redis cluster集群是为了降低单节点或单纯主从redis的压力，主主节点之间是不存在同步关系的，各主从之间的数据存在同步关系。有多少主节点，就会把16384个哈希槽（hash slot）平均分配到这些主节点上，当往redis里写入数据时，会根据哈希算法算出这个数的哈希槽，决定它放到哪一个主节点上，然后这个主节点的从节点去自动同步。在客户端随便连接一个主节点即可，主节点之间会进行内部跳转！当取对应数据时，各节点之间会自动跳转到所取数据所在的主节点上！

1）redis cluster节点分配
假设现有有三个主节点分别是：A、 B、C ，它们可以是一台机器上的三个端口，也可以是三台不同的服务器。那么，采用哈希槽 (hash slot)的方式
来分配16384个slot 的话，它们三个节点分别承担的slot 区间是：
节点A         覆盖0－5460;
节点B         覆盖5461－10922;
节点C        覆盖10923－16383.

获取数据：
如果存入一个值，按照redis cluster哈希槽的算法： CRC16('key')%16384 = 6782。 那么就会把这个key 的存储分配到 B 上了。同样，当我连接
(A,B,C)任何一个节点想获取'key'这个key时，也会这样的算法，然后内部跳转到B节点上获取数据 

新增一个主节点：
新增一个节点D，redis cluster的这种做法是从各个节点的前面各拿取一部分slot到D上，我会在接下来的实践中实验。大致就会变成这样：
节点A         覆盖1365-5460
节点B        覆盖6827-10922
节点C       覆盖12288-16383
节点D       覆盖0-1364,5461-6826,10923-12287

同样删除一个节点也是类似，移动完成后就可以删除这个节点了。

2）Redis Cluster主从模式
redis cluster 为了保证数据的高可用性，加入了主从模式，一个主节点对应一个或多个从节点，主节点提供数据存取，从节点则是从主节点拉取数据
备份，当这个主节点挂掉后，就会有这个从节点选取一个来充当主节点，从而保证集群不会挂掉。

上面那个例子里, 集群有A、B、C三个主节点, 如果这3个节点都没有加入从节点，如果B挂掉了，我们就无法访问整个集群了。A和C的slot也无法访问。
所以在集群建立的时候，一定要为每个主节点都添加了从节点, 比如像这样, 集群包含主节点A、B、C, 以及从节点A1、B1、C1, 那么即使B挂掉系统也
可以继续正确工作。B1节点替代了B节点，所以Redis集群将会选择B1节点作为新的主节点，集群将会继续正确地提供服务。 当B重新开启后，它就会变成B1的从节点。

不过需要注意，如果节点B和B1同时挂了，Redis集群就无法继续正确地提供服务了。

===========废话不多说，下面记录下搭建redis cluster集群==========
由于最小的redis集群需要3个主节点（即Redis Cluster集群至少需要3个master节点，也就是说至少需要6个节点才能构建Redis cluster集群），一台机器可运行多个redis实例（一般使用两台机器，每台启动3个redis实例，即三个主节点，三个从节点）。很多案例使用单台服务器开6个端口，操作差不多，只是配置基本相对简单点，多台服务器更接近生产环境。【当集群最开始创建好后，要记住各节点的主从关系（或是创建的时候指定主从关系）；若是其中一台机器重启，重启后，需重新将其加入到redis cluster集群中；这就需要将这台机器上的各节点之前的从节点变为主节点（客户端执行slaveof no one），然后再根据新的主节点添加这台机器的各节点到集群中，添加后变为从节点】
本案例redis cluster节点信息：
redis01
172.16.51.175:7000
172.16.51.175:7001
172.16.51.175:7002
redis02
172.16.51.176:7003
172.16.51.176:7004
172.16.51.176:7005
redis03
172.16.51.178:7006
172.16.51.178:7007
172.16.51.178:7008

先说下redis01节点的部署过程（其他两台节点部署过程一致）