Redis集群简介及部署
1简介
在 Redis 3.0 之前，使用 哨兵（sentinel）机制来监控各个节点之间的状态。Redis Cluster 是 Redis 的 分布式解决方案，在 3.0 版本正式推出，有效地解决了 Redis 在 分布式 方面的需求。当遇到单机内存、并发、流量等瓶颈时，可以采用 Cluster 架构方案达到负载均衡的目的
2 Redis Cluster集群介绍
Redis Cluster 集群模式通常具有 高可用、可扩展性、分布式、容错 等特性。Redis Cluster采用的是虚拟槽分区。先来解释一下什么是虚拟槽分区
2.1 虚拟槽分区介绍
虚拟槽分区 巧妙地使用了 哈希空间，使用 分散度良好 的 哈希函数 把所有数据 映射 到一个 固定范围 的 整数集合 中，整数定义为 槽（slot）。这个范围一般 远远大于 节点数，比如 Redis Cluster 槽范围是 0 ~ 16383。槽 是集群内 数据管理 和 迁移 的 基本单位。采用 大范围槽 的主要目的是为了方便 数据拆分 和 集群扩展。每个节点会负责 一定数量的槽，如图所示：
当前集群有 5 个节点，每个节点平均大约负责 3276 个 槽。由于采用 高质量 的 哈希算法，每个槽所映射的数据通常比较 均匀，将数据平均划分到 5 个节点进行 数据分区。Redis Cluster 就是采用 虚拟槽分区。
- 节点1： 包含 0 到 3276 号哈希槽。
- 节点2：包含 3277 到 6553 号哈希槽。
- 节点3：包含 6554 到 9830 号哈希槽。
- 节点4：包含 9831 到 13107 号哈希槽。
- 节点5：包含 13108 到 16383 号哈希槽。
这种结构很容易 添加 或者 删除 节点。如果 增加 一个节点 6，就需要从节点 1 ~ 5 获得部分 槽 分配到节点 6 上。如果想 移除 节点 1，需要将节点 1 中的 槽 移到节点 2 ~ 5 上，然后将 没有任何槽 的节点 1 从集群中 移除 即可。
由于从一个节点将 哈希槽 移动到另一个节点并不会 停止服务，所以无论 添加删除 或者 改变 某个节点的 哈希槽的数量 都不会造成 集群不可用 的状态.
2.2 Redis数据分区
上面说过，Redis Cluster 采用 虚拟槽分区，所有的 键 根据 哈希函数 映射到 0~16383 整数槽内，计算公式：slot = CRC16（key）& 16383。每个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的 键值数据，如图所示：
3 Redis集群搭建
3.1 环境准备
3.1.1 安装GCC
Redis 安装需要依托GCC环境
- 检查是否安装gcc
命令: gcc -v
如果能输出gcc版本信息,，说明安装了gcc。反之需要安装gcc
- 安装gcc
创建目录/usr/local/gccSrc
上传以下rpm文件至/usr/local/gccSrc目录下
cpp-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm
gcc-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm
glibc-devel-2.17-157.el7.x86_64.rpm
glibc-headers-2.17-157.el7.x86_64.rpm
kernel-headers-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm
libmpc-1.0.1-3.el7.x86_64.rpm
mpfr-3.1.1-4.el7.x86_64.rpm
- 依次进行安装
rpm -ivh mpfr-3.1.1-4.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh libmpc-1.0.1-3.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh kernel-headers-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh glibc-headers-2.17-157.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh glibc-devel-2.17-157.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh cpp-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm
rpm -ivh gcc-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm
- 都安装成功后，验证gcc -v
3.1.2 安装zlib
因为Redis集群环境需要使用到ruby的接口，需要使用到redis的gem包，而安装gem包时需要有zlib的环境
1、上传zlib-1.2.11.tar.gz到/usr/local目录下
2、解压 tar -xzvf zlib-1.2.11.tar.gz
3、cd zlib-1.2.11
4、./configure --prefix=/usr/local/zlib
（如果报错check for gcc，需要先安装gcc，安装完GCC再来执行）
5、make
6、make install
3.1.3 安装openssl
因为Redis集群环境需要使用到ruby的接口，需要使用到redis的gem包，而安装gem包时需要有openssl的环境
1、上传openssl-1.0.1h.tar.gz到/usr/local/目录下
2、解压 tar -xzvf openssl-1.0.1h.tar.gz
3、cd openssl-1.0.1h/
4、./config -fPIC --prefix=/usr/local/openssl enable-shared
5、./config -t
6、make && make install
7、which openssl //查看系统openssl的路劲
8、rm -rf /usr/bin/openssl // /usr/bin/openssl是which openssl 查看到的旧版本的openssl的路径
9、cp /usr/local/openssl/bin/openssl /usr/bin/openssl //拷贝新版本的安装路径到系统路径
10、执行openssl version
输出版本信息
3.1.4 安装ruby
在安装Redis集群环境是需要使用到Ruby
1、上传ruby-2.5.7.tar.gz到/usr/local目录下
2、解压 tar -xzvf ruby-2.5.7.tar.gz
3、cd ruby-2.5.7
4、./configure –-prefix=/usr/local/ruby //-prefix是将ruby安装到指定目录
5、make && make install
成功安装如图所示
6、配置环境变量
vi /etc/profile
添加环境变量，如图所示
7、执行命令使配置文件生效
source /etc/profile
8、执行命令校验ruby是否安装成功，安装配置成功会输出ruby版本信息
ruby -v
9、进入/usr/local/ruby-2.5.7/ext/zlib/目录下
cd /usr/local/ruby-2.5.7/ext/zlib/
(备注：/usr/local/ruby-2.5.7这个目录是ruby安装包后解压的目录)
10、执行命令:ruby extconf.rb --with-zlib-include=/usr/local/zlib/include/ --with-zlib-lib=/usr/local/zlib/lib
（备注:/usr/local/zlib是zlib安装目录，命令执行后会生成Makefile文件）
11、打开Makefile文件，找到下面一行(在文件倒数第3行)把路径修改一下
把zlib.o: $(top_srcdir)/include/ruby.h 改zlib.o: ../../include/ruby.h
12、make && make install
13、进入 /usr/local/ruby-2.5.7/ext/openssl/目录下
cd /usr/local/ruby-2.5.7/ext/openssl/
14、执行命令:
ruby extconf.rb --with-openssl-include=/usr/local/openssl/include/ --with-openssl-lib=/usr/local/openssl/lib
（备注:/usr/local/openssl是openssl的安装目录，命令执行后会生成Makefile文件）
15、打开Makefile文件，在topdir = /usr/local/ruby/include/ruby-xxx后面新增一行 top_srcdir = /usr/local/ruby-2.5.7
（备注/usr/local/ruby-2.5.7是ruby解压的目录）
16、make && make install
3.1.5 安装redis-4.1.3.gem
安装集群环境时需要使用到ruby的接口，这个redis-4.1.3.gem提供了这个接口
1、上传redis-4.1.3.gem到/usr/local/目录下
2、执行命令 gem install redis-4.1.3.gem
成功安装如图所示
3.2 安装单机Redis
1、创建/usr/local/redis目录，上传redis-4.0.14.tar.gz至/usr/local/redis目录
2、cd /usr/local/redis
3、解压 tar -xzvf redis-4.0.14.tar.gz
4、cd redis-4.0.14/
5、make && make install
看到如下信息，redis安装成功了
进入安装目录 cd /usr/local/redis/redis-4.0.14
6、修改配置文件redis.conf
bind 127.0.0.1 改为bind 0.0.0.0 【说明:表示所有ip都可以连接这个redis】
daemonize no 改为 daemonize yes 【说明：启动守护进程】
protected-mode yes 改为 protected-mode no 【说明：取消保护模式，如果启用保护模式需要设置密码】
logfile "" 改为 logfile "redis日志存储文件路径" 【说明：指定日志存储路径】
7、启动redis的命令
进入redis安装目录/usr/local/redis/redis-4.0.14，执行如下命令启动redis
redis-server redis.conf
启动后执行如下命令连接redis
redis-cli -p 6379 -h 192.169.1.86
(备注：6379是redis默认端口 192.169.1.86是redis所在服务器ip)
并执行命令set 1 1存入值至redis中测试一下
3.3 部署集群环境
集群模式相当于将数据槽分片。每个节点分一段数据片。这样的话，当一个节点宕机后，这个节点没有备份的话，此段分片将不再可以使用。所以，官方推荐，集群内的每个节点都应该配备一个从节点，作为冷备。
官网推荐的模式，是三主三从的集群部署方式，这里以配置三主三从为例.
需要配置的节点信息
| 节点名称 | 端口号 | 是主是从 | 所属主节点 |
|---|---|---|---|
| Redis7001 | 7001 | 主 | |
| Redis7002 | 7002 | 主 | |
| Redis7003 | 7003 | 主 | |
| Redis7004 | 7004 | 从 | Redis7004 |
| Redis7005 | 7005 | 从 | Redis7001 |
| Redis7006 | 7006 | 从 | Redis7002 |
1、进入/usr/local/redis/目录
cd /usr/local/redis
2、执行mkdir redis700{1,2,3,4,5,6} 创建文件夹redis7001、redis7002、redis7003、redis7004、redis7005、redis7006
3、将/usr/local/bin/ 目录下的redis-cli和redis-server复制到redis7001、...redis7006目录下
1、在redis7001目录下创建redis.conf文件
vim redis.conf
文件内容
#端口号(6个对应各自的端口号)
port 7001
appendonly yes
#启动集群
cluster-enabled yes
#yes 启用守护进程
daemonize yes
#关联集群配置文件
cluster-config-file "nodes.conf"
#设置超时
cluster-node-timeout 5000
#日志信息
logfile "redis7001.log"
#指定访问地址
bind 0.0.0.0
tcp-keepalive 300
redis7002目录下创建redis.conf文件
文件内容为
port 7002
appendonly yes
cluster-enabled yes
daemonize yes
cluster-config-file "nodes.conf"
cluster-node-timeout 5000
logfile "redis7002.log"
bind 0.0.0.0
tcp-keepalive 300
依次类推，redis7003至redis7006目录下都创建redis.conf文件
每个目录下(redis7001至redis7006)都应该有这三个文件
分别将这6个服务启动起来，启动命令:redis-server redis.conf
一个一个启动有点麻烦，在/usr/local/redis/目录下创建一下sh脚本来启动redis实例
vim startall.sh
cd redis7001
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis7002
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis7003
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis7004
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis7005
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis7006
./redis-server redis.conf
赋予 startall.sh脚本可执行权限
chmod 777 startall.sh
执行 startall.sh脚本
./startall.sh
执行ps -ef|grep redis情况查看redis运行情况，启动成功如图所示
创建集群，将这几个节点加入集群。首先进入redis-trib.rb所在目录
进入/usr/local/redis/redis-4.0.14/src/目录
cd /usr/local/redis/redis-4.0.14/src/
执行如下命令:
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.169.1.86:7001 192.169.1.86:7002 192.169.1.86:7003 192.169.1.86:7004 192.169.1.86:7005 192.169.1.86:7006
【备注:192.169.1.86是redis所在服务器ip,注意这个ip不能写127.0.0.1,否则只有本机才能连接】
输入yes 回车 ，redis-trib.rb 开始执行 节点握手 和 槽分配 操作，如图所示加入集群成功
说明:M表示是主节点，S表示是从节点】
执行 集群检查，检查各个 redis 节点占用的 哈希槽（slot）的个数以及 slot 覆盖率。16384 个槽位中，主节点Redis7001、主节点Redis7002 和，主节点Redis7003 分别占用了 5461、5462 和 5461 个槽位。
连接集群测试
连接命令:redis-cli -p 其中一个节点的端口 -h 其中一个节点的ip -c
[备注：一定要有-c , -c表示以集群方式连接，没有-c就是单点连接了]
并往redis存一个值进行测试:set a a ,如下图表示成功
3.3 集群环境中每个节点加入密码
加入密码有两种方式：
u 方法一：修改所有Redis集群中的redis.conf配置文件
masterauth 123456 //设置master密码，是为了Salve能够连接上Master
requirepass 123456 //设置Redis访问请求密码
u 方法二：进入各个Redis集群中的实时配置
./redis-cli -c -p 7001 //分别进入各个Redis片机进行各自设置
config set masterauth 123456
config set requirepass 123456
config rewrite
注意：各个节点密码都必须一致，否则Redirected就会失败。推荐使用第一种方式。
先关闭所有的redis服务，使用命令 redis-cli -p 7001 shutdown依次将redis实例关闭。经过上面的步骤其实已经生成了相应的节点信息文件（nodes.conf）和数据信息文件（appendonly.aof，dump.rdb）。将所有redis7001 到redis7006的文件夹下的这三个文件都删除，然后修改redis.conf添加密码如图所示
然后找到client.rb文件（可以使用 find / -name “client.rb”命令）然后修改password，如图
然后使用脚本启动所有的集群节点。
再次运行命令 ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.169.1.21:7001 192.169.1.21:7002 192.169.1.21:7003 192.169.1.21:7004 192.169.1.21:7005 192.169.1.21:7006 创建集群。
测试集群
使用命令 redis-cli -c -p 7001 设置一个set name song，会提示需要认证 输入auth “123456”即可 ，然后再次set name song 会redirected 到7002，也需要密码 ，当然可以直接再次使用 auth “123456”,这样显得有些繁琐，可以直接使用命令，redis-cli -c -p 7001 -a 123456连接（-a 相当于是输入密码验证），这样就可以直接跳转。如图
加入密码后的关闭redis实例的脚本也要相应的修改一下，加入-a 123456 的参数 修改后内容如下：
