Redis集群安装之分片集群

1.为什么使用分片集群

主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：

• 海量数据存储问题
• 高并发写的问题 哨兵模式本质是依旧是主从模式，在主从模式下我们可以增加slave节点来拓展读并发能力，但是没办法扩展写能力和存储能力。

使用分片集群可以解决上述问题，分片集群特征：

• 集群中有多个master，每个master保存不同数据。
• 每个master都可以有多个slave节点。
• master之间通过ping监测彼此健康状态。
• 客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点。

2.分片集群介绍

分片集群是将多个Redis主从结构联合起来，每个主从结构具有一个主实例和多个从实例。Redis的分片集群可以在数据量不断增大的情况下进行水平扩容，将键值放在指定的实例中，以此来降低系统对单主节点的依赖，从而提高Redis服务的读写性能。

3.散列插槽

Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽(hash slot)上。哈希槽类似于数据分区，每个键值对都会根据它的key，被映射到一个哈希槽中，具体执行过程分为两大步：

• 根据键值对的key，按照CRC16算法计算一个16bit的值
• 再用16bit值对16384取模，得到0~16383范围内的模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽 每个Redis节点负责处理一部分槽位，假如集群中有master节点ABC，每个节点负责的槽位范围如下：

查看集群信息时就能看到：

注意：**数据key不是与节点绑定，而是与插槽绑定。**这样绑定的好处是，当集群发生扩容增加节点或者宕机减少了master节点，Redis能够更加方便的将插槽转移到仍然存活的节点上，数据跟随插槽转移，使得我们能够找到原本数据所在的位置。

Redis会根据key的有效部分计算插槽值，分两种情况：

• key中包含"{}“，且”{}“中至少包含1个字符，”{}"中的部分是有效部分
• key中不包含"{}"，整个key都是有效部分

4.搭建分片集群

4.1.集群结构

分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的分片集群，包含3个master节点，每个master包含一个slave节点，结构如下：

这里我们会在同一台虚拟机中开启6个redis实例，模拟分片集群，信息如下：

4.2.准备实例和配置

删除之前的7001、7002、7003这几个目录，重新创建出7001、7002、7003、8001、8002、8003目录：

# 进入/home/redis目录
cd /home/redis
# 删除旧的，避免配置干扰
rm -rf 7001 7002 7003
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003
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在/home/redis下准备一个新的redis.conf文件，内容如下：

port 6379
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /home/redis/6379/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /home/redis/6379
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 10.0.4.10
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 16
# 日志
logfile /home/redis/6379/run.log
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将这个文件拷贝到每个目录下：

# 进入/home/redis
cd /home/redis
# 执行拷贝
echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf
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修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录一致：

# 进入/home/redis目录
cd /home/redis
# 修改配置文件
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf
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4.3.启动

因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：

# 进入/home/redis目录
cd /home/redis
# 一键启动所有服务
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf
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通过ps查看状态：

ps -ef | grep redis
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发现服务都已经正常启动：

如果要关闭所有进程，可以执行命令：

ps -ef | grep redis | awk '{print $2}' | xargs kill
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或者（推荐这种方式）：

printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown
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4.4.创建集群

虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。

我们需要执行命令来创建集群，在Redis5.0之前创建集群比较麻烦，5.0之后集群管理命令都集成到了redis-cli中。

1）Redis5.0之前

Redis5.0之前集群命令都是用redis安装包下的src/redis-trib.rb来实现的。因为redis-trib.rb是有ruby语言编写的所以需要安装ruby环境。

# 安装依赖
yum -y install zlib ruby rubygems
gem install redis
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然后通过命令来管理集群：

# 进入redis的src目录
cd /home/redis/redis-6.2.4/src
# 创建集群
./redis-trib.rb create --replicas 1 10.0.4.10:7001 10.0.4.10:7002 10.0.4.10:7003 10.0.4.10:8001 10.0.4.10:8002 10.0.4.10:8003
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2）Redis5.0以后

我们使用的是Redis6.2.4版本，集群管理以及集成到了redis-cli中，格式如下：

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 10.0.4.10:7001 10.0.4.10:7002 10.0.4.10:7003 10.0.4.10:8001 10.0.4.10:8002 10.0.4.10:8003
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命令说明：

• redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb：代表集群操作命令
• create：代表是创建集群
• --replicas 1或者--cluster-replicas 1 ：指定集群中每个master的副本个数为1，此时节点总数 ÷ (replicas + 1) 得到的就是master的数量。因此节点列表中的前n个就是master，其它节点都是slave节点，随机分配到不同master

运行后的样子：

这里询问是否按照上面列出的方式创建集群？如果没有问题，输入yes，则集群开始创建：

通过命令可以查看集群状态：

redis-cli -p 7001 cluster nodes
1

4.5.测试

尝试连接7001节点，存储一个数据：

# 连接
redis-cli -p 7001
# 存储数据
set num 123
# 读取数据
get num
# 再次存储
set a 1
1
2
3
4
5
6
7
8

结果悲剧了：

集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以：

redis-cli -c -p 7001
1

这次可以了：