实现Redis Cluster并实现Python链接集群

目录

• 一、Redis Cluster简单介绍
• 二、背景
• 三、环境准备
  • 3.1 主机环境
  • 3.2 主机规划
• 四、部署Redis
  • 4.1 安装Redis软件
  • 4.2 编辑Redis配置文件
  • 4.3 启动Redis服务
    • 4.3.1 启动前优化内存分配策略
    • 4.3.2 启动redis-server
    • 4.3.3 检查服务
    • 4.3.4 客户端连接测试
• 五、构建Redis Cluster集群
  • 5.1 Redis主从复制原理
  • 5.2 部署集群节点
    • 5.2.1 创建存放多个实例的目录（以单台主机为例）
    • 5.2.2 配置redis.conf文件
    • 5.2.3 启动实例
  • 5.3 Redis-trib.rb工具构建Redis Cluster集群
    • 5.3.1 安装redis-trib.rb需要的依赖环境
    • 5.3.2 创建集群
    • 5.3.3 测试集群
  • 5.4 集群管理
    • 5.4.1 故障转移
    • 5.4.2 添加新的从节点
• 六、实现Python链接Redis Cluster集群
  • 6.1 搭建python开发环境
  • 6.2 安装Redis-py驱动程序
  • 6.3 安装Redis-py-cluster驱动程序
  • 6.4 测试API读写功能

一、Redis Cluster简单介绍

Redis集群搭建的方式有多种，例如Redis主从复制、Sentinel高可用集群等，但从Redis 3.0之后版本支持Redis-cluster集群，Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态，每个节点都和其他所有节点连接。

其Redis-cluster结构图如下：

Redis Cluster集群的运行机制：

• 所有的Redis节点彼此互联(PING-PONG机制)，内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
• 节点的Failover是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
• 客户端与Redis节点直连，不需要中间Proxy层。客户端不需要连接集群所有节点，连接集群中任何一个可用节点即可（默认slave从节点只提供备份）。
• Redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]Slot上（不一定是平均分配），Cluster 负责维护node<->slot<->value。
• Redis集群预分好16384个桶，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value 时，根据 CRC16(key) mod 16384的值，决定将一个key放到哪个槽中。

二、背景

为了保证Redis集群的高可用性，即使使用Sentinel哨兵实现Failover自动切换，Redis每个实例也是全量存储，每个Redis存储的内容都是完整的数据，比较浪费内存。为了最大化利用内存，可以采用数据分片的形式，保存到不同的Redis实例上，这就是分布式存储。即每台redis存储不同的内容，Redis Cluster集群架构正是满足这种分布式存储要求的一种体现。

Redis Cluster集群提供了以下两个好处：

1. 将数据自动切分（split）到多个节点的能力。
2. 当集群中的一部分节点失效或者无法进行通讯时， 仍然可以继续处理命令请求的能力。

三、环境准备

3.1 主机环境

[root@cache06 ~]# cat /etc/redhat-release 
CentOS Linux release 7.4.1708 (Core) 
[root@cache06 ~]# uname -m
x86_64

3.2 主机规划

规划三台虚拟主机，每台主机分别搭建一个master主节点和一个slave从节点。并将一个分片（主机）的两个节点，分到不同的主机上，防止主节点Crash造成整个分片数据丢失。

其缓存架构图如下：

四、部署Redis

4.1 安装Redis软件

#下载redis
[root@cache06 server]# cd /server/tools && wget http://download.redis.io/releases/redis-3.2.12.tar.gz
#解压并进入src目录
[root@cache06 server]# tar xf redis-3.2.12.tar.gz && cd redis-3.2.12
#编译软件，参数MALLOC=jemalloc，2.4.4以上版本默认的内存分配器（可省略）
[root@cache06 redis-3.2.12]# make
#将软件安装到指定目录下
[root@cache06 redis-3.2.12]# make PREFIX=/application/redis-3.2.12 install
#创建软链接
[root@cache06 redis-3.2.12]# ln -s /application/redis-3.2.12 /application/redis
#修改PATH环境变量并使其生效
[root@cache06 redis]# echo 'PATH=/application/redis/bin:$PATH'>>/etc/profile && source /etc/profile
#检查安装结果
[root@cache06 redis]# ll bin
-rwxr-xr-x 1 root root 2432992 Apr 10 13:34 redis-benchmark
-rwxr-xr-x 1 root root   25176 Apr 10 13:34 redis-check-aof
-rwxr-xr-x 1 root root 5192440 Apr 10 13:34 redis-check-rdb
-rwxr-xr-x 1 root root 2586080 Apr 10 13:34 redis-cli
lrwxrwxrwx 1 root root      12 Apr 10 13:34 redis-sentinel -> redis-server
-rwxr-xr-x 1 root root 5192440 Apr 10 13:34 redis-server 

命令解释：

• redis-server：Redis 服务端的启动程序 。
• redis-cli：Redis客户端程序，也可以用 telnet 根据其纯文本协议来操作Redis缓存。
• redis-benchmark：Redis 性能测试工具，测试 Redis 在当前系统下的读写性能。
• redis-check-aof：AOF持久化文件检测以及数据修复。
• redis-check-dump：检查导出工具。

4.2 编辑Redis配置文件

[root@cache06 redis]# mkdir /application/redis/conf
[root@cache06 redis]# cp /server/tools/redis-3.2.12/redis.conf ./conf/
[root@cache06 redis]# cd conf 
[root@cache06 redis]# vim redis.conf
#是否后台运行
daemonize yes
#默认端口
port 6379
#日志文件位置
logfile /var/log/redis.log
#持久化文件存储位置
dir /data/6379
#RDB持久化数据文件
dbfilename dump.rdb

4.3 启动Redis服务

4.3.1 启动前优化内存分配策略

有三种方法进行修改，但是需要root权限：

1. sysctl vm.overcommit_memory=1
2. echo 'vm.overcommit_memory=1' >>/etc/sysctl.conf && sysctl -p
3. echo 1 >/proc/sys/vm/overcommit_memory

Overcommit_Memory参数可选值含义：

• 0 表示内核将检查是否有足够的可用内存供应用进程使用；如果有足够的可用内存，内存申请允许；否则，内存申请失败，并把错误返回给应用进程。
• 1 表示内核允许分配所有的物理内存，而不管当前的内存状态如何。
• 2 表示内核允许分配超过所有物理内存和交换空间总和的内存。

4.3.2 启动redis-server

#启动服务
[root@cache06 redis]# redis-server /application/redis/conf/redis.conf &
#追加启动命令到/etc/rc.local文件中
echo -e '#start redis-server\nredis-server /application/redis/conf/redis.conf &' >>/etc/rc.local
#添加执行权限
[root@cache06 ~]# chmod +x /etc/rc.d/rc.local

4.3.3 检查服务

#默认端口6379
[root@cache06 redis]# lsof -i :6379
COMMAND     PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
redis-ser 10835 root    4u  IPv4  26242      0t0  TCP localhost:6379 (LISTEN)

4.3.4 客户端连接测试

#交互式简单存取数据
[root@cache06 redis]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set name oldboy
OK
127.0.0.1:6379> get name
"oldboy"
#非交互式简单存取数据：类似mysql -e参数
[root@cache06 redis]# redis-cli set name oldboy
OK
[root@cache06 redis]# redis-cli get name
"oldboy"
#删除数据
[root@cache06 redis]# redis-cli del name

注：也可以通过telnet命令通过文本协议方式，实现redis交互式存取数据。

五、构建Redis Cluster集群

Redis Cluster集群正常工作至少需要3个主节点，同时为了保证数据的高可用性，加入了主从模式。因此至少创建6个节点，一个主节点对应一个或多个从节点，主节点提供数据存取，从节点默认情况下只负责从Master拉取数据进行备份。当这个主节点挂掉后，集群就会通过下线检测的方式，由从节点中选举一个节点来充当主节点，实现故障转移，从而保证集群正常运行。

5.1 Redis主从复制原理

Redis-Cluster集群的复制特性重用了 SLAVEOF 命令的代码，所以集群节点的复制行为和 SLAVEOF 命令的复制行为完全相同。
Redis全量复制一般在Slave初始化阶段执行，通过SLAVEOF命令开启主从复制，此时Slave需要将Master上的所有数据都复制一份。
具体步骤如下：

1. 从服务器连接主服务器，发送SYNC命令；
2. 主服务器接收到SYNC命令后，开始执行BGSAVE命令生成RDB文件，并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令；
3. 主服务器BGSAVE执行完后，向所有从服务器发送快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令；
4. 从服务器收到快照文件后丢弃旧的数据，载入新的快照；
5. 主服务器快照发送完毕后，开始向从服务器发送缓冲区中的写命令；
6. 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令；

5.2 部署集群节点

规划三台虚拟主机，每台主机分别搭建一个master主节点和一个slave从节点。并将一个分片（主机）的两个节点，分到不同的主机上，防止主节点Crash造成整个分片数据丢失。
其主机规划如下：

• 主机172.16.1.54
  - master节点：172.16.1.54:6378
  - slave节点：172.16.1.54:6379
• 主机172.16.1.57
  - master节点：172.16.1.57:6378
  - slave节点：172.16.1.57:6379
• 主机172.16.1.56
  - master节点：172.16.1.56:6378
  - slave节点：172.16.1.56:6379

5.2.1 创建存放多个实例的目录（以单台主机为例）

#以单台主机为例，创建存放多个实例的目录
[root@cache06 ~]# mkdir -p /data/{6378,6379}

5.2.2 配置redis.conf文件

#配置6378实例
[root@cache06 ~]# cd /data/6378
#编辑redis实例配置文件
[root@cache06 6378]# vim redis.conf
port 6378
daemonize yes
pidfile /data/6378/redis.pid
logfile /data/6378/redis.log
loglevel notice
dir /data/6378
dbfilename dump.rdb
#禁用保护模式（避免影响主从复制）
protected-mode no
#开启cluster模式
cluster-enabled yes
#记录集群信息，cluster集群自动维护，不用手动更新、创建
cluster-config-file nodes.conf
#节点超时时间，目标节点超过指定时间没响应，就标记为FAIL或PFAIL（可能宕机）
cluster-node-timeout 5000
###评估安全和性能，根据需要开启aof功能###
#appendonly yes
#appendfilename "appendonly.aof"
#appendfsync everysec
#正在导出rdb快照时，是否停止同步aof
#no-appendfsync-on-rewrite yes/no
#以下两个参数，实现自动触发AOF回写机制。
#当前aof文件大小比起上次重写时的大小，增长率100%时，重写
#auto-aof-rewrite-percentage 100  
#aof文件，至少超过64MB时，重写
#auto-aof-rewrite-min-size 64mb


#配置6379实例
[root@cache06 6378]# cd /data/6379
#拷贝redis.conf配置文件
[root@cache06 6379]# cp /data/{6378,6379}/redis.conf
#端口替换
[root@cache06 6379]# sed -i 's#6378#6379#g' redis.conf
#检查替换是否成功
[root@cache06 6379]# grep '6379' redis.conf 
port 6379
pidfile /data/6379/redis.pid
logfile /data/6379/redis.log
dir /data/6379

5.2.3 启动实例

#启动Redis实例
[root@cache06 data]# redis-server /data/6378/redis.conf 
[root@cache06 data]# redis-server /data/6379/redis.conf 
#查看进程是否存在
[root@cache06 data]# ps -ef|grep [r]edis
root       2350      1  0 11:07 ?        00:00:01 redis-server *:6378 [cluster]
root       2399      1  0 11:21 ?        00:00:00 redis-server *:6379 [cluster]

之后根据主机规划，按照以上步骤创建其他Redis实例。

5.3 Redis-trib.rb工具构建Redis Cluster集群

5.3.1 安装redis-trib.rb需要的依赖环境

#安装Epel源
[root@cache06 ~]# wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.aliyun.com/repo/epel-7.repo
#安装Ruby环境
[root@cache06 ~]# yum install ruby rubygems -y
#使用国内源
[root@cache06 ~]# gem sources --add http://mirrors.aliyun.com/rubygems/ --remove https://rubygems.org/
#检查源
[root@cache06 ~]# gem sources -l
*** CURRENT SOURCES ***

http://mirrors.aliyun.com/rubygems/
#安装依赖软件
[root@cache06 ~]# gem install redis -v 3.3.3

5.3.2 创建集群

1）创建一个包含三个主节点和三个从节点的集群

#在redis源码包中redis-trib.rb拷贝到/application/redis/bin目录中。
[root@cache06 ~]# cp /server/tools/redis-3.2.12/src/redis-trib.rb /application/redis/bin
#创建集群
[root@cache06 ~]# redis-trib.rb create --replicas 1 172.16.1.54:6378 172.16.1.54:6379 172.16.1.57:6378 \
172.16.1.57:6379 172.16.1.56:6378 172.16.1.56:6379

命令参数的含义：

• 选项 create 表示希望创建一个新的集群。
• 选项 --replicas 1 表示希望集群中的每个主节点创建一个从节点。
• 之后跟着的多个host:port参数，则是实例的地址列表，希望程序使用这些地址所指示的实例来创建新集群。

ERROR错误提示：如果集群节点少于6个，使用redis-trib.rb创建集群会提示如下信息

>>> Creating cluster
ERROR: Invalid configuration for cluster creation.
Redis Cluster requires at least 3 master nodes.
This is not possible with 4 nodes and 1 replicas per node.
At least 6 nodes are required.

2）redis-trib 会打印出一份预想中的配置，如果没问题就可以输入 yes ，redis-trib 就会将这份配置应用到集群当中

>>> Creating cluster
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Using 3 masters:
172.16.1.54:6378
172.16.1.57:6378
172.16.1.56:6378
Adding replica 172.16.1.57:6379 to 172.16.1.54:6378
Adding replica 172.16.1.54:6379 to 172.16.1.57:6378
Adding replica 172.16.1.56:6379 to 172.16.1.56:6378
M: a560974d9721882574aaf7fa4cf7218f590e97e0 172.16.1.54:6378
   slots:0-5460 (5461 slots) master
S: 4b462992200244a66c63f085ffd7ef4983a9655b 172.16.1.54:6379
   replicates f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319
M: f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 172.16.1.57:6378
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
S: 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.57:6379
   replicates a560974d9721882574aaf7fa4cf7218f590e97e0
M: ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 172.16.1.56:6378
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
S: 78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 172.16.1.56:6379
   replicates ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept):

说明：默认使用redis-trib.rb工具构建的redis cluster集群，会存在以下复制关系。172.16.1.56主机的master节点和slave节点两者的复制关系被关联到同一台主机上。如果主机发生故障，Cluster集群就失效了，没办法进行节点间通信以及数据的管理维护。所以需要在完成集群创建之后，对复制关系进行调整。

3）输入yes并回车确认之后，集群将会配置应用到各个节点， 并连接各个节点，让节点之间开始互相通讯

Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join...
>>> Performing Cluster Check (using node 172.16.1.54:6378)
M: a560974d9721882574aaf7fa4cf7218f590e97e0 172.16.1.54:6378
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 172.16.1.57:6378
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
S: 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.57:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates a560974d9721882574aaf7fa4cf7218f590e97e0
S: 4b462992200244a66c63f085ffd7ef4983a9655b 172.16.1.54:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319
S: 78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 172.16.1.56:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304
M: ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 172.16.1.56:6378
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)

4）创建成功则输出如下信息

[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.

5) 调整复制关系

[root@cache06 ~]# redis-cli -c -h 172.16.1.56 -p 6379
172.16.1.56:6379> CLUSTER REPLICATE f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319
[root@cache06 ~]# redis-cli -c -h 172.16.1.54 -p 6379
172.16.1.54:6379> CLUSTER REPLICATE ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 
#调整完成后，重新检查集群状态是否正常
[root@cache06 ~]# redis-trib.rb check 172.16.1.56:6379

5.3.3 测试集群

#连接任一节点进行数据管理
[root@cache06 ~]# redis-cli -c -p 6378
172.16.1.56:6378> set msg 'oldboy'
-> Redirected to slot [6257] located at 172.16.1.57:6378
OK
172.16.1.57:6378> get msg
"oldboy"

模拟测试：实现热点数据缓存

1）创建学生表，并插入数据

#登录数据库
[root@db01 ~]# mysql -uroot -p123456

#创建stu学生表
mysql> create table stu(
 -> sid smallint(8) unsigned zerofill not null auto_increment comment 'sid',
 -> sname varchar(20) not null default '' comment 'sname',
 -> address varchar(20) not null default '' comment 'address',
 -> primary key(sid)
 -> )character set utf8 engine innodb;
 
#插入数据
mysql> use test;
mysql> insert into stu values(null,'张三丰','湖南长沙'),(null,'张无忌','河南洛阳'),(null,'段誉','北京市'),(null,' 乔峰','广州市'),(null,'沈浪','上海市');

#查询数据
mysql> select * from stu;
+----------+-------+----------+
|    sid   | sname | address  |
+----------+-------+----------+
| 00000001 | 张三丰 | 湖南长沙  |
| 00000002 | 张无忌 | 河南洛阳  |
| 00000003 | 段誉   | 北京市   |
| 00000004 | 乔峰   | 广州市   |
| 00000005 | 沈浪   | 上海市   |
+----------+---- ---+---------+

2）将stu表中数据导入到redis数据库中

[root@cache06 scripts]# vim hmset_data.sh
#!/bin/bash
IP=172.16.1.51
script='/server/scripts'
if [ ! -d $script ];then
    mkdir -p $script
fi

#从数据库获取学生表信息，调用concat()函数，拼接redis-cli客户端命令
#redis-cli -c -p 6378 hmset stu_00000001 sid 00000001 sname 张三丰 address 湖南长沙
cd $script && \
/usr/bin/ssh $IP "mysql -uroot -p123456 -e 'select concat(\"hmset stu_\",sid,\" sid \",sid,\" sname \",sname,\" address \",address) from test.stu;'"|grep -v '^concat'|awk '{print "redis-cli -c -p 6378",$0}' >db.cmd

#判断上一条命令执行是否成功
if [ $? -ne 0 ];then
    echo 'USAGE: Please check the Data or IP.'
    exit 1
fi

#执行命令，并将结果写入到缓存中
cat db.cmd|while read line
do
    $line
done

3）检查缓存结果

#查看集群信息，保证每个master主库都有一个从库
[root@cache06 scripts]# redis-trib.rb info 127.0.0.1:6378
127.0.0.1:6378 (ca2a21eb...) -> 2 keys | 5461 slots | 1 slaves.
172.16.1.57:6378 (f2d4d176...) -> 4 keys | 5462 slots | 1 slaves.
172.16.1.54:6378 (a560974d...) -> 4 keys | 5461 slots | 1 slaves.
[OK] 10 keys in 3 masters.
0.00 keys per slot on average.

#获取键值信息，在redis中存储中文，读取数据时会遇到字符集的问题
[root@cache06 scripts]# redis-cli -c -p 6378 hget stu_00000009 sname
"\xe6\xb1\xaa\xe6\xb6\xb5"

#在redis-cli后面加--raw参数，显示中文
[root@cache06 scripts]# redis-cli -c --raw -p 6378 hmget stu_00000009 sid sname
00000009
汪涵

5.4 集群管理

5.4.1 故障转移

1）查询172.16.1.54主机上的主节点（6378端口实例）数据

[root@cache06 ~]# redis-cli -c -h 172.16.1.54 -p 6378
172.16.1.54:6378> keys *
1) "stu_00000005"
2) "stu_00000001"
3) "stu_00000008"
4) "stu_00000004"

#查询学生stu_00000005的姓名
[root@cache06 ~]# redis-cli -c --raw -p 6378 hget stu_00000005 sname
沈浪

2）停止服务

#停止172.16.1.54主机上的主节点（6378实例）服务
[root@cache06 ~]# redis-cli -c -h 172.16.1.54 -p 6378 shutdown

#查看进程是否存在
[root@cache04 ~]# ps -ef|grep [r]edis
root       2631      1  0 15:47 ?        00:00:29 redis-server *:6379 [cluster]

3）检查集群节点状态

[root@cache06 ~]# redis-cli -c -p 6378 cluster nodes
ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 172.16.1.56:6378 master - 0 1555066929017 5 connected 10923-16383
90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.57:6379 master - 0 1555066928312 7 connected 0-5460
f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 172.16.1.57:6378 master - 0 1555066927808 3 connected 5461-10922
78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 172.16.1.56:6379 myself,slave f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 0 0 6 connected
4b462992200244a66c63f085ffd7ef4983a9655b 172.16.1.54:6379 slave ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 0 1555066928008 3 connected
a560974d9721882574aaf7fa4cf7218f590e97e0 172.16.1.54:6378 master,fail - 1555066721816 1555066719602 1 disconnected

可以看到172.16.1.54的主节点显示fail状态，原来的172.16.1.57的从节点（6379实例），自动提升为master。默认情况下，集群中的节点会对其他节点进行下线检测，当故障的主节点失效时，由其他主节点对下线主节点进行故障转移。判断节点失效的依据，通过redis.conf配置参数cluster-node-timeout 15000决定，在规定超时时间内，无pong响应，那么当前节点为故障节点，标记为Fail状态。

4）再次检索stu_00000005学生信息，可以正常查询

[root@cache06 ~]# redis-cli -c --raw -p 6378
127.0.0.1:6378> hgetall stu_00000005
-> Redirected to slot [5220] located at 172.16.1.57:6379
sid
00000005
sname
沈浪
address
上海市

5.4.2 添加新的从节点

语法：redis-trib.rb add-node --slave --master-id ID new_host:new_port existing_host:existing_port

参数：

• --slave：以从节点身份加入集群。
• --master-id：主节点号。
• new_host:new_port：新增节点的地址。
• existing_host:existing_port：集群中任意一个节点的地址。

1）重置Redis实例

将摘除的Redis实例作为从节点，再次添加到Cluster集群中，添加节点前做如下操作。

#删除实例下的文件，只保留redis.conf配置文件
[root@cache04 data]# rm -f 6378/{appendonly.aof,dump.rdb,nodes.conf,redis.log}
#启动实例
[root@cache04 data]# redis-server /data/6378/redis.conf 
#检查进程
[root@cache04 data]# ps -ef|grep [r]edis
root       2631      1  0 07:04 ?        00:00:59 redis-server *:6379 [cluster]
root       3607      1  0 12:35 ?        00:00:00 redis-server *:6378 [cluster]
#查看节点数据，当前节点数据为空
[root@cache04 data]# redis-cli -c -p 6378
127.0.0.1:6378> keys *
(empty list or set)

2）以slave身份加入到集群

[root@cache04 data]# redis-trib.rb add-node --slave --master-id 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.54:6378 172.16.1.57:6379
>>> Adding node 172.16.1.54:6378 to cluster 172.16.1.57:6379
>>> Performing Cluster Check (using node 172.16.1.57:6379)
M: 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.57:6379
   slots:0-5460 (5461 slots) master
   0 additional replica(s)
S: ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 172.16.1.56:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 
S: 4b462992200244a66c63f085ffd7ef4983a9655b 172.16.1.54:6379
   slots: (0 slots) slave
   replicates 78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 
M: 78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 172.16.1.56:6378
   slots:10923-16383 (5461 slots) master
   1 additional replica(s)
M: f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 172.16.1.57:6378
   slots:5461-10922 (5462 slots) master
   1 additional replica(s)
[OK] All nodes agree about slots configuration.
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.
>>> Send CLUSTER MEET to node 172.16.1.54:6378 to make it join the cluster.
Waiting for the cluster to join.
>>> Configure node as replica of 172.16.1.57:6379.
[OK] New node added correctly.

3）检查集群节点状态

[root@cache06 ~]# redis-cli -c -p 6378 cluster nodes
ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 172.16.1.56:6378 myself,master - 0 1555130226500 8 connected 10923-16383
4b462992200244a66c63f085ffd7ef4983a9655b 172.16.1.54:6379 slave ca2a21eb3b5679c61b186ca4ca661f93e11ec304 0 1555130225999 3 connected
f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 172.16.1.57:6378 master - 0 1555130227043 3 connected 5461-10922
90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 172.16.1.57:6379 master - 0 1555130227547 7 connected 0-5460
69f66290fd63721965c83a71b5f673a3907d38da 172.16.1.54:6378 slave 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff 0 1555130227547 7 connected
78e4b73c8f5f57d55303db52e9774ba69a306bb2 172.16.1.56:6379 slave f2d4d17676e6166bcdc2d05d81fc891327d03319 0 1555129671656 5 connected

可以看到172.16.1.54:6378实例以从节点身份加入集群，并且指向的主节点是172.16.1.57:6379实例。

4）检查节点数据

#查看节点数据是否存在，加入集群之后，会从主节点进行全量复制
[root@cache04 data]# redis-cli -c -p 6378
127.0.0.1:6378> keys *
1) "stu_00000001"
2) "stu_00000005"
3) "stu_00000004"
4) "stu_00000008"

#获取数据
[root@cache04 data]# redis-cli -c --raw -p 6378
127.0.0.1:6378> hgetall stu_00000005
-> Redirected to slot [5220] located at 172.16.1.57:6379
sid
00000005
sname
沈浪
address
上海市

遇到的问题小结：

ERROR1：new_host:new_port：待添加的节点，必须确保节点数据为空或者节点在集群中不存在，否则，会提示如下错误信息。

#使用redis-trib.rb添加新节点，在节点加入集群之前，会对新节点的状态进行检查
>>> Check for open slots...
>>> Check slots coverage...
[OK] All 16384 slots covered.
[ERR] Node 172.16.1.54:6378 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0.

ERROR2：--slave和--master-id必须跟在add-node后面，同样的参数，如果是以下这种写法，会报错。

[root@cache06 ~]# redis-trib.rb add-node 172.16.1.54:6378 172.16.1.57:6379 --slave --master-id 90fc1e298bdfb55e35a9dae7137684c6217dc6ff
[ERR] Wrong number of arguments for specified sub command

六、实现Python链接Redis Cluster集群

实现Python链接及操作Redis Cluster，需要以下环境支持：

1.搭建Python开发环境，Python2.7.2以上版本才支持Redis Cluster，这里选择的是3.5.5版本。

• Python2 使用2.7以后的版本
• Python3 使用3.4以后的版本

2.安装驱动程序，官方提供多种Python连接redis的API方式，这里推荐使用redis-py。

3.Redis-py并没有提供Redis-cluster的支持，需要下载redis-py-cluster。

6.1 搭建python开发环境

##安装之前，检查python版本
[root@cache04 tools]# python --version
Python 2.7.5

#下载python3.5.5版本
[root@cache04 tools]# wget https://www.python.org/ftp/python/3.5.5/Python-3.5.5.tgz

#源码安装
[root@cache04 tools]# tar xf Python-3.5.5.tgz 
[root@cache04 tools]# cd Python-3.5.5/
[root@cache04 Python-3.5.5]# ./configure
[root@cache04 Python-3.5.5]# make && make install

#检查安装环境，这里使用python3命令，而不是python命令
[root@cache04 Python-3.5.5]# python3
Python 3.5.5 (default, Apr 14 2019, 11:13:51) 
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> exit()

6.2 安装Redis-py驱动程序

Redis-py提供两个类Redis和StrictRedis用于实现Redis的命令：

1. StrictRedis用于实现大部分官方的命令，并使用官方的语法和命令（比如：SET命令对应与StrictRedis.set方法）。(开发推荐使用)
2. Redis是StrictRedis的子类，用于向后兼容旧版本的redis-py。

#下载源码包
[root@cache04 tools]# wget https://github.com/andymccurdy/redis-py/archive/2.10.6.tar.gz
#解压
[root@cache04 tools]# tar xf 2.10.6.tar.gz 
#切换到包目录下
[root@cache04 tools]# cd redis-py-2.10.6/
#安装驱动
[root@cache04 redis-py-2.10.6]# python3 setup.py install
#导入redis包，没有报错，驱动安装成功
[root@cache04 redis-py-cluster-1.3.6]# python3
Python 3.5.5 (default, Apr 14 2019, 11:13:51) 
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import redis
>>>

6.3 安装Redis-py-cluster驱动程序

Redis-py并没有提供Redis-cluster的支持，需要下载redis-py-cluster包。

以上提示：redis-py3.0.x版本和redis-py-cluster版本存在不兼容的问题（目前redis-py-cluster最新版本为1.3.6），实际使用过程中，建议将redis-py固定为2.10.6版本。

#使用redis-py-3.0.1版本遇到的问题，在导入类文件的时候，出现报错
[root@cache04 redis-py-cluster-1.3.6]# python3
>>> from rediscluster import StrictRedisCluster 
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
  File "/server/tools/redis-py-cluster-1.3.6/rediscluster/__init__.py", line 7, in <module>
    from .client import StrictRedisCluster, RedisCluster
  File "/server/tools/redis-py-cluster-1.3.6/rediscluster/client.py", line 10, in <module>
    from .connection import (
  File "/server/tools/redis-py-cluster-1.3.6/rediscluster/connection.py", line 11, in <module>
    from .nodemanager import NodeManager
  File "/server/tools/redis-py-cluster-1.3.6/rediscluster/nodemanager.py", line 12, in <module>
    from redis._compat import b, unicode, bytes, long, basestring
ImportError: cannot import name 'b'

安装Redis-py-cluster程序。

#下载源码包
[root@cache04 tools]# https://github.com/Grokzen/redis-py-cluster/archive/1.3.6.tar.gz
#解压
[root@cache04 tools]# tar xf 1.3.6.tar.gz 
#切换到包目录下
[root@cache04 tools]# cd redis-py-cluster-1.3.6
#安装驱动
[root@cache04 redis-py-cluster-1.3.6]# python3 setup.py install

6.4 测试API读写功能

#写入数据
[root@cache04 tools]# python3
Python 3.5.5 (default, Apr 14 2019, 11:13:51) 
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)] on linux
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> from rediscluster import StrictRedisCluster
>>> startup_nodes = [{"host": "127.0.0.1", "port": "6379"}]         
>>> conn = StrictRedisCluster(startup_nodes=startup_nodes, decode_responses=True)
>>> conn.set("msg","Nice to meet you")
True

#读取数据，检查是否写入成功
[root@cache06 ~]# redis-cli -c -p 6378 get msg
"Nice to meet you"

遇到的问题小结：
ERROR1：使用python交互模式，在命令开头不能有任何空格，否则，会出现报错。

>>>  from rediscluster import StrictRedisCluster    #命令开头不能有空格或tab
  File "<stdin>", line 1
    from rediscluster import StrictRedisCluster	
    ^
IndentationError: unexpected indent