Redis 叢集簡介

Redis Cluster 即 Redis 叢集，是 Redis 官方在 3。0 版本推出的一套分散式儲存方案。完全去中心化，由多個節點組成，所有節點彼此互聯。Redis 客戶端可以直接連線任何一節點獲取叢集中的鍵值對，不需要中間代理，如果該節點不存在使用者所指定的鍵值，其內部會自動把客戶端重定向到鍵值所在的節點。

Redis 叢集是一個網狀結構，每個節點都透過 TCP 連線跟其他每個節點連線。在一個有 N 個節點的叢集中，每個節點都有 N-1 個流出的 TCP 連線，和 N-1 個流入的連線，這些 TCP 連線會永久保持。

Redis Cluster 同其他分散式儲存系統一樣，主要具備以下兩個功能：

資料分割槽

Redis 叢集會將使用者資料分散儲存至各個節點中，突破單機 Redis 記憶體最大儲存容量。叢集引入了 雜湊槽slot的概念，其搭建完成後會生 16384 個雜湊槽slot，同時會根據節點的數量大致均等的將 16384 個雜湊槽對映到不同的節點上。當用戶儲存key-value時，叢集會先對key進行 CRC16 校驗然後對 16384 取模來決定key-value放置哪個槽，從而實現自動分割資料到不同的節點上。

資料冗餘

Redis 叢集支援主從複製和故障恢復。叢集使用了主從複製模型，每個主節點master應至少有一個從節點slave。假設某個主節點故障，其所有子節點會廣播一個數據包給集群裡的其他主節點來請求選票，一旦某個從節點收到了大多數主節點的迴應，那麼它就贏得了選舉，被推選為主節點，負責處理之前舊的主節點負責的雜湊槽。

關於 Redis Cluster 詳細介紹以及實現原理請參見 Redis Cluster 教程 和 Redis Cluster 規範，在此不再贅述。

下載 & 安裝 Redis

實驗環境資訊 Linux 版本：CentOS Linux release 7。4。1708 Redis 版本：5。0。3

先在伺服器或虛擬機器中安裝一個單機 Redis，如果已安裝可以跳過本節，未安裝過的正好學習下。

進入 Redis 待安裝目錄。

下載、解壓 Redis 原始碼壓縮包。

然後進入解壓後的目錄並使用 make 命令執行編譯安裝 Redis。

不要高興，因為你極有可能會遇到因為 GCC 編譯器未安裝導致編譯失敗的情況。不要著急，請順序執行如下命令。

Redis 基於 C 語言開發，故編譯原始碼需要 GCC（Linux下的一個編譯器，這裡需要用來編譯。c檔案）的支援。如機器上未安裝需要先執行命令yum -y install gcc安裝 GCC 編譯工具，然後make distclean清除之前生成的檔案，最後make && make install重新編譯安裝。

最終出現類似下文輸出則表示 Redis 安裝成功。

如果原始碼編譯無誤且執行結果正確，make install命令會將程式安裝至系統預設的可執行檔案存放路徑，一般是/usr/local/bin目錄，可以透過如下終端輸出確認。當然，也可以使用make install PREFIX=命令安裝到指定路徑。

至此，單機 Redis 安裝完成。

搭建 Redis 叢集

進入正題。

依據 Redis Cluster 內部故障轉移實現原理，Redis 叢集至少需要 3 個主節點，而每個主節點至少有 1 從節點，因此搭建一個叢集至少包含 6 個節點，三主三從，並且分別部署在不同機器上。

條件有限，測試環境下我們只能在一臺機器上建立一個偽叢集，透過不同的 TCP 埠啟動多個 Redis 例項，組成叢集。

目前 Redis Cluster 的搭建有兩種方式：

手動方式搭建，即手動執行 cluster 命令，一步步完成搭建流程。

自動方式搭建，即使用官方提供的叢集管理工具快速搭建。

兩種方式原理一樣，自動搭建方式只是將手動搭建方式中需要執行的 Redis 命令封裝到了可執行程式。生產環境下推薦使用第二種方式，簡單快捷，不易出錯。不過本文實戰演示兩種方式都會提及。

手動方式搭建

啟動節點

搭建叢集的第一步就是要先把參與搭建叢集的每個節點啟動起來。

由於我們這是在一臺機器上模擬多個節點，可以預先規劃下各個節點的屬性：

節點編號IP 地址TCP 埠節點型別從節點啟動配置A127。0。0。17001主D/usr/local/redis-cluster/7001/redis。confB127。0。0。17002主E/usr/local/redis-cluster/7002/redis。confC127。0。0。17003主F/usr/local/redis-cluster/7003/redis。confD127。0。0。18001從//usr/local/redis-cluster/8001/redis。confE127。0。0。18002從//usr/local/redis-cluster/8002/redis。confF127。0。0。18003從//usr/local/redis-cluster/8003/redis。conf

根據上述規劃，可以先透過如下命令建立各個節點啟動配置檔案的存放目錄。

順序執行如下行命令，進入 Redis 原始碼包目錄並將預設配置檔案redis。conf分別複製到六個節點配置存放目錄中，作為各自節點啟動配置檔案。

接下來需要分別修改每個節點的配置檔案。下面貼的是節點 A 的配置檔案/usr/local/redis-cluster/7001/redis。conf中啟用或修改的一些必要引數。其他節點 B、C、D、E、F 參照修改，注意把涉及埠的地方修改成各自節點預先規劃的即可。

完成上述工作就可以透過如下幾組命令啟動待搭建叢集中的 6 個節點了。

最後透過ps -ef|grep redis命令確認各個節點服務是否已經正常執行。

如上輸出可以看出上面規劃的 6 個節點都成功啟動。

節點握手

雖然上面 6 個節點都啟用了群集支援，但預設情況下它們是不相互信任或者說沒有聯絡的。節點握手就是在各個節點之間建立連結（每個節點與其他節點相連），形成一個完整的網格，即叢集。

節點握手的命令如下：

但為了建立群集，不需要傳送形成完整網格所需的所有 cluster meet 命令。只要能傳送足夠的cluster meet訊息，可以讓每個節點都可以透過一系列已知節點到達每個其他節點，缺失的連結將被自動建立。

例如，如果我們透過cluster meet將節點 A 與節點 B 連線起來，並將 B 與 C 連線起來，則 A 和 C 會自己找到握手方式並建立連結。

我們的建立的 6 個節點可以透過 redis-cli 連線到 A 節點執行如下五組命令完成握手，生產環境需要將 IP 127。0。0。1替換成外網 IP。

如上述命令正常執行輸出結果如下。

接下來可以透過 cluster nodes 命令檢視節點之間 的連結狀態。我隨機找了兩個節點 B 和 F 測試，輸出結果如下所示。

可以看到，節點 B 和節點 F 都已經分別和其他 5 個節點建立連結。

至此，節點握手完成。

分配槽位

此時 Redis 叢集還並沒有處於上線狀態，可以在任意一節點上執行 cluster info 命令來檢視目前叢集的執行狀態。

上面輸出cluster_state：fail表示當前叢集處於下線狀態。因為只有給叢集中所有

主節點

分配好槽位（即雜湊槽slot，本文第一小節有提及）叢集才能上線。

分配槽位的命令如下：

根據預先規劃，這一步需要使用 cluster addslots 命令手動將 16384 個雜湊槽大致均等分配給

主節點

A、B、C。

上面三組命令執行完畢，可以再次檢視目前叢集的一些執行引數。

如上輸出cluster_state：ok證明 Redis 叢集成功上線。

主從複製

Redis 叢集成功上線，不過還沒有給主節點指定從節點，此時如果有一個節點故障，那麼整個叢集也就掛了，也就無法實現高可用。

叢集中需要使用 cluster replicate 命令手動給從節點配置主節點。

叢集複製命令如下：

叢集中各個節點的node-id可以用cluster nodes命令檢視，如下輸出1b4b3741945d7fed472a1324aaaa6acaa1843ccb即是主節點 B 的node-id。

根據預先規劃，A主D從；B主E從；C主F從。執行如下三組命令分別為從節點 D、E、F 指定其主節點，使群集可以自動完成主從複製。

命令執行成功後，我們便算以手動方式成功搭建了一個 Redis 叢集。

最後，再來檢視一下叢集中的節點資訊。

自動方式搭建

Redis 3。0 版本之後官方釋出了一個叢集管理工具 redis-trib。rb，整合在 Redis 原始碼包的src目錄下。其封裝了 Redis 提供的叢集命令，使用簡單、便捷。

不過 redis-trib。rb 是 Redis 作者使用 Ruby 語言開發的，故使用該工具之前還需要先在機器上安裝 Ruby 環境。後面作者可能意識到這個問題，Redis 5。0 版本開始便把這個工具整合到 redis-cli 中，以——cluster引數提供使用，其中create命令可以用來建立叢集。

使用叢集管理工具搭建叢集之前，也是需要先把各個節點啟動起來的。節點的啟動方式請參見本文「手動方式建立」-「啟動節點」一節，此處不再贅述。

叢集管理工具搭建

如果您安裝的 Redis 是 3。x 和 4。x 的版本可以使用 redis-trib。rb 搭建，不過之前需要安裝 Ruby 環境。

先使用 yum 安裝 Ruby 環境以及其他依賴項。

確認安裝版本。

再使用 redis-trib。rb 指令碼搭建叢集，具體命令如下所示。

不過，本文實驗環境使用的 Redis 版本是 5。0。3，所以我可以直接使用redis-cli ——cluster create命令搭建，具體命令如下所示。

主節點在前，從節點在後。其中——cluster-replicas引數用來指定一個主節點帶有的從節點個數，如上——cluster-replicas 1即表示 1 個主節點有 1 個從節點。

命令執行成功會有類似如下輸出。

OK，搭建完成！一條命令搞定。