redis 集群

redis集群是对redis的水平扩容，即启动N个redis节点，将整个数据分布存储在这个N个节点中，每个节点存储总数据的1/N。

# 示例：由三主三从组成的 redis 集群
        客户端
主1      主2       主3     # 每台主承接客户端三分之一请求和写入的数据
从1      从2       从3     # 当主挂掉后，从会自动替代为主，做到高可用

解决了什么问题

单台redis容量限制，如何进行扩容？继续加内存、加硬件么？
单台redis并发写量太大有性能瓶颈，如何解决？
redis3.0中提供了集群可以解决这些问题

核心概念和特性

# 概念
分片（Sharding）：将数据按 **槽（slot）** 拆到多节点，共 **16384** 个槽（编号 **0～16383**），每个主节点负责其中一段。
主从复制：每个 **主节点** 可带 1 个或多个 **副本**；主故障时由集群协议在副本中 **选举提升**，**不依赖独立 Sentinel 进程**（与「主从 + 哨兵」架构不同）。
集群总线：节点间 **Gossip** 与 **PING/PONG** 做故障检测与配置传播。

# 特性
高可用：主节点故障时，从节点自动晋升，无需人工干预。
水平扩展：通过新增节点扩容存储和并发处理能力，支持动态增删节点。
分片存储：数据分散在多个节点，突破单节点内存、磁盘上限。
无中心节点：所有节点平等通信，无需中心协调节点，避免单点故障。

集群配置

一个集群至少有3个主节点，因为新master的选举需要大于半数的集群master节点同意才能选举成功，

如果只有两个master节点，当其中一个挂了，是达不到选举新master的条件的。

选项--cluster-replicas 1表示我们希望为集群中的每个主节点创建一个从节点。

分配原则尽量保证每个主库运行在不同的ip，每个主库和从库不在一个ip上，这样才能做到高可用。

1. 图解

# 示例：由三主三从组成的 redis 集群
                    客户端
主1（端口：6379）  主2（端口：6380）  主3（端口：6381）     # 每台主承接客户端三分之一请求和写入的数据
从1（端口：6389）  从2（端口：6390）  从3（端口：6391）     # 当主挂掉后，从会自动替代主，做到高可用

1. 步骤

# 创建 /opt/cluster 工作目录
mkdir /opt/cluster

# 创建配置文件
touch /opt/cluster/redis.conf # 内容为 redis.conf 默认配置

# 创建 主1（端口：6379）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6379.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6379
dbfilename dump_6379.rdb
pidfile /var/run/redis_6379.pid
logfile "./6379.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6379.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 创建 主2（端口：6380）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6380.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6380
dbfilename dump_6380.rdb
pidfile /var/run/redis_6380.pid
logfile "./6380.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6380.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 创建 主3（端口：6381）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6381.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6381
dbfilename dump_6381.rdb
pidfile /var/run/redis_6381.pid
logfile "./6381.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6381.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 创建 从1（端口：6389）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6389.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6389
dbfilename dump_6389.rdb
pidfile /var/run/redis_6389.pid
logfile "./6389.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6389.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 创建 从2（端口：6390）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6390.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6390
dbfilename dump_6390.rdb
pidfile /var/run/redis_6390.pid
logfile "./6390.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6390.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 创建 从3（端口：6391）配置文件，在/opt/cluster目录创建 redis-6391.conf 文件，内容如下：
include /opt/cluster/redis.conf
daemonize yes
bind 192.168.200.129
dir /opt/cluster/
port 6391
dbfilename dump_6391.rdb
pidfile /var/run/redis_6391.pid
logfile "./6391.log"
cluster-enabled yes # 开启集群设置
cluster-config-file node-6391.conf # 设置节点配置文件
cluster-node-timeout 15000 # 设置节点失联时间，超过该时间(毫秒)，集群自动进行主从切换

# 先关闭所有 redis
ps -ef | grep redis | awk -F" " '{print $2;}' | xargs kill -9

# 再启动 三主三从 redis 数据库
redis-server /opt/cluster/redis-6379.conf
redis-server /opt/cluster/redis-6380.conf
redis-server /opt/cluster/redis-6381.conf
redis-server /opt/cluster/redis-6389.conf
redis-server /opt/cluster/redis-6390.conf
redis-server /opt/cluster/redis-6391.conf

# 查看所有 redis 服务
ps -ef | grep redis

# 查看生成的配置文件
cd /opt/cluster && ll

# 将 6 个节点合成一个集群（--cluster-replicas 1：表示采用最简单的方式配置集群，即每1个主，配1个从，6个节点就形成了3主3从）
/opt/redis-6.2.1/src/redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1
192.168.200.129:6379 192.168.200.129:6380 192.168.200.129:6381
192.168.200.129:6389 192.168.200.129:6390 192.168.200.129:6391
# 执行过程中输入 yes

# 连接集群节点，查看集群信息
redis-cli -c  # 注意和之前的连接参数有点不同 redis-cli 命令后面多了一个 -c 参数，表示采用集群的方式连接，
cluster nodes  # 查看集群信息，可查看到主子节点的关系

# 验证读写操作
redis-cli -c -h 192.168.200.129 -p 6379 
set name alias #  明明在 6379 上操作的，但是请求被转发到了6380这个节点去处理了
get alias # 集群信息的读和写一定要是有 -c 参数连接 redis 数据库，否则如果 key 不在一个库上会查不到

# 插槽说明（集群中的数据是如何存储的）
# Redis集群内部划分了16384个slots（插槽），合并的时候，会将每个slots映射到一个master上面
# 数据库中的每个key都属于16384个slots中的其中1个，当通过key读写数据的时候，redis需要先根据
# key计算出key对应的slots，然后根据slots和master的映射关系找到对应的redis节点，key对应的数据就在这个节点上面。
redis主节点              槽位范围
master1(端口：6379)      约 [0-5460]（5461 个槽，示意）
master2(端口：6380)      约 [5461-10922]（与上一段不重叠，具体以 `cluster nodes` 为准）
master3(端口：6381)      约 [10923-16383]
slave1,slave2,slave3    从节点没有槽位，slave是用来对master做替补的

1. 故障恢复测试 如果主节点下线，从节点是否能够提升为主节点？注意：要等15秒

# 下线 6379 主节点
redis-cli -c -h 192.168.200.129 -p 6379
shutdown

# 连接 6380 查看集群节点信息，可发现 6389 被提升为主，原 6379 会下线
redis-cli -c -h 192.168.200.129 -p 6380
cluster nodes

# 再启动下线的 6379
redis-server /opt/cluster/redis-6379.conf
redis-cli -c -h 192.168.200.129 -p 6379
cluster nodes # 结果是：6379变成了子节点，挂在了6389下面

常见问题

1. 如果某一段插槽的主从都宕机了，redis服务是否还能继续？

# 这个时候要看 cluster-require-full-coverage 参数的值了
yes(默认值)：整个集群都都无法提供服务了
no：宕机的这部分槽位数据全部不能使用，其他槽位正常