Redis 集群演进过程

1. Redis 单节点
2. 主从复制：
   复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
   故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
3. 哨兵（Sentinel）：
   在复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
   缺陷是写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
4. Cluster 集群：
   通过分片集群，Redis 解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，而且也具有故障迁移（主从切换）的功能，实现了较为完善的高可用方案。

科普特性

请对照上面的架构图

• redis cluster 不支持单机版本的 16 个默认数据库，仅有 0 数据库，select 命令被禁用
• key 空间被划分为 16384 个哈希槽，每个 master 节点负责处理 16384 个哈希槽的子集；
  当集群没有发生重配，集群是稳定的
• 每个 master 都可能有 1 个或多个 slave 节点， 这些节点将在网络分区或者发生故障时尝试替代 master 节点， 同时这些 slave 节点也可用于支撑大规模的读操作
• 将 key 映射到哈希操作的算法是 hash_slot = CRC16(16)mod 16384

例外：key hash tags:
{user1000}.following 和{user1000}.followers 两个键值将被放在一个哈希槽，因为只有子字符串 user1000 将被用来计算哈希槽。

• Cluster bus：每个 redis 节点都有一个用于集群节点间通信的 tcp 端口(在原客户端访问端口之上加上 1000),
• 节点使用 gossip 协议和配置更新机制，以避免在正常情况下在节点之间交换过多的消息，因此交换的消息数量不是指数级的
• redis 客户端可以向集群中每个节点发送查询(包括从节点)，节点将会分析查询 key，找到负责对应哈希槽的节点。

当前节点能处理最好，不能处理将返回 MOVED error、哈希槽、能处理的节点，客户端将自行定向到特定新节点查询。

• 一般情况下 slave 节点会将客户端请求重定向到负责对应哈希槽的 master 节点，但是为了支撑大规模读，可以给 slave 节点开启 READONLY

搭建 Redis Cluster

本文使用一个单物理机，搭建伪Redis Cluster(3 主 3 从)

1. 创建 redis-cluster 目录，存放集群
2. 下载最新版 redis-6.2.4， 将 bin 目录下的可执行文件、redis.conf 拷贝到同级目录 redis01
3. 修改 redis01 目录下 redis.conf 配置:

• port 7001
• cluster-enabled  yes        // 之前被注释

4. 将 redis01 拷贝多个，形成 redis02， redis02， redis04， redis05，redis06 ,
   修改对应 redis.conf port 为 7002 7003 7004 7005 7006

5. 启动 6 个 redis 节点，使用 start.sh 脚本（ chmod +x start.sh） 每个启动命令后面的& 表示后台启动

   cd redis01
   ./redis-server redis.conf &
   cd ..
   cd redis02
   ./redis-server redis.conf  &
   cd ..
   cd redis03
   ./redis-server redis.conf  &
   cd ..
   cd redis04
   ./redis-server redis.conf &
   cd ..
   cd redis05
   ./redis-server redis.conf &
   cd ..
   cd redis06
   ./redis-server redis.conf &
   cd ..

    

6. 准备组建 redis cluster

redis 5+可以使用 redis-cli 特定命令来组建集群；redis3,4 使用 redis-trib.rb 来协助组建集群。

使用 redis-cli –cluster 命令创建由 6 个节点组成的 redis cluser，其中 cluster-replicas 1 将为每个 master 节点创建 slave 节点  (不带上这个 cluster-replicas，会创建了 6 个 master 节点组成的 redis cluster).

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:7001 \
127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:7005   127.0.0.1:7006 \
--cluster-replicas 1

7. 验证集群状态
   使用 redis-cli -p 7001 -c 登录节点
   使用 cluster nodes 查看节点状态

以上操作搭建了由 3master 3Slave 形成的高可用 redis cluster，
节点角色由自动生成的 nodes.conf 文件维护

8. 客户端实操

如果觉得以上过程很繁琐，Redis 官方提供了另外的工具，在 utils 目录 create-cluster 脚本。

1. create-cluster start
2. create-cluster create
   就会创建 3 mater 3 slave 组成的 redis cluster(首节点端口从 30001 开始)，这样前置知识可能没有按部就班清晰。