Redis 集群模式

集群模式

Redis 集群有16384个哈希槽,每个key通过CRC16校验后对16384取模来决定放置哪个槽.集群的每个节点负责一部分hash槽，主从节点数据一致性的原理和主从模式一样

Redis集群运行原理如下：

1.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
2.节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效
3.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
4.Redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上,cluster (簇)负责维护node<->slot<->value。Redis集群中内置了16384个哈希槽，当需要在Redis集群中放置一个key-value时，Redis先对key使用crc16算法算出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个key都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，Redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点

怎么样投票

投票过程是集群中所有master参与,如果半数以上master节点与master节点通信超过cluster-node-timeout设置的时间,认为当前master节点挂掉。

怎么样判定节点不可用

1.如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave.集群进入fail状态,也可以理解成集群的slot映射[0-16383]不完整时进入fail状态。
2.如果集群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave,集群进入fail状态，当集群不可用时,所有对集群的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)错误。

ruby环境

Redis集群管理工具redis-trib.rb依赖ruby环境，首先需要安装ruby环境：

安装ruby:

yum install ruby
yum install rubygems

但是这种安装方式装好的ruby版本可能不适用，如果安装失败，可以参考这篇文章解决(https://blog.csdn.net/fengye_yulu/article/details/77628094)

集群搭建

首先我们对集群做一个简单规划，假设我的集群中一共有三个节点，每个节点一个主机一个从机，这样我一共需要6个Redis实例。首先创建redis-cluster文件夹，在该文件夹下分别创建7001、7002、7003、7004、7005、7006文件夹，用来存放我的Redis配置文件，

将Redis也在redis-cluster目录下安装一份，然后将redis.conf文件向7001-7006这6个文件夹中分别拷贝一份，拷贝完成后，分别修改如下参数：

port 7001
#bind 127.0.0.1
cluster-enabled yes
cluster-config-XX  XXX7001.conf
protected no
daemonize yes

这是7001目录下的配置，其他的文件夹将7001改为对应的数字即可。修改完成后，进入到redis安装目录中，分别启动各个redis，使用刚刚修改过的配置文件，  

启动成功后，我们可以查看redis进程，

这个表示各个节点都启动成功了。接下来我们就可以进行集群的创建了，首先将redis/src目录下的redis-trib.rb文件拷贝到redis-cluster目录下，然后在redis-cluster目录下执行如下命令：

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.248.128:7001 192.168.248.128:7002 192.168.248.128:7003 192.168.248.128:7004 192.168.248.128:7005 192.168.248.128:7006

注意，replicas后面的1表示每个主机都带有1个从机，

注意创建过程的日志，每个redis都获得了一个编号，同时日志也说明了哪些实例做主机，哪些实例做从机，每个从机的主机是谁，每个主机所分配到的hash槽范围等等。

查询集群信息

集群创建成功后，我们可以登录到Redis控制台查看集群信息，注意登录时要添加-c参数，表示以集群方式连接，如下：

  redis-cli -p  7001 -c

添加主节点

首先我们准备一个端口为7007的主节点并启动，准备方式和前面步骤一样，启动成功后，通过如下命令添加主节点：

./redis-trib.rb add-node  127.0.0.1:7007 127.0.0.1:7001

主节点添加之后，我们可以通过cluster nodes命令查看主节点是否添加成功，此时我们发现新添加的节点没有分配到slot  

没有分配到slot将不能存储数据，此时我们需要手动分配slot，分配命令如下：

./redis-trib.rb reshard 127.0.0.1:7001

后面的地址为任意一个节点地址，在分配的过程中，我们一共要输入如下几个参数：

1.一共要划分多少个hash槽出来？就是我们总共要给新添加的节点分多少hash槽，这个参数依实际情况而定

2.这些划分出来的槽要给谁，这里输入7007节点的编号，

3.要让谁出血？因为hash槽目前已经全部分配完毕，要重新从已经分好的节点中拿出来一部分给7007，必然要让另外三个节点把吃进去的吐出来，这里我们可以输入多个节点的编号，每次输完一个点击回车，输完所有的输入done表示输入完成，这样就让这几个节点让出部分slot，如果要让所有具有slot的节点都参与到此次slot重新分配的活动中，那么这里直接输入all即可，

OK，主要就是这几个参数，输完之后进入到slot重新分配环节，分配完成后，通过cluster nodes命令，我们可以发现7007已经具有slot了，如

OK,刚刚我们是添加主节点，我们也可以添加从节点，比如我要把7008作为7007的从节点，添加方式如下：

./redis-trib.rb add-node --slave --master-id 79bbb30bba66b4997b9360dd09849c67d2d02bb9  192.168.31.135:7008 192.168.31.135:7007

其中79bbb30bba66b4997b9360dd09849c67d2d02bb9是7007的编号。

删除节点

删除节点也比较简单，如下：

./redis-trib.rb del-node 127.0.0.1:7005 4b45eb75c8b428fbd77ab979b85080146a9bc017

注意4b45eb75c8b428fbd77ab979b85080146a9bc017是要删除节点的编号。
再注意：删除已经占有hash槽的结点会失败，报错如下：

[ERR] Node 127.0.0.1:7005 is not empty! Reshard data away and try again.

需要将该结点占用的hash槽分配出去（分配方式与上文一致，不赘述）。

 

故障转移

发现故障节点

1. 集群内的节点会向其他节点发送PING命令，检查是否在线

2. 如果未能在规定时间内做出PONG响应，则会把对应的节点标记为疑似下线

3. 集群中一半以上负责处理槽的主节点都将主节点X标记为疑似下线的话，那么这个主节点X就会被认为是已下线

4. 向集群广播主节点X已下线,大家收到消息后都会把自己维护的结构体里的主节点X标记为已下线

从节点选举

1. 当从节点发现自己复制的主节点已下线了，会向集群里面广播一条消息，要求所有有投票权的节点给自己投票(所有负责处理槽的主节点都有投票权)

2. 主节点会向第一个给他发选举消息的从节点回复支持

3. 当支持数量超过N/2+1的情况下，该从节点当选新的主节点

故障的迁移

1. 新当选的从节点执行 SLAVEOF no one,修改成主节点

2. 新的主节点会撤销所有已下线的老的主节点的槽指派，指派给自己

3. 新的主节点向集群发送命令，通知其他节点自己已经变成主节点了，负责哪些槽指派

4. 新的主节点开始处理自己负责的槽的命令

 

集群节点数量

Redis 集群是采用一种叫做哈希槽 (hash slot)的方式来分配数据的。redis cluster 默认分配了 16384 个slot，当我们set一个key 时，会用CRC16算法来取模得到所属的slot，然后将这个key 分到哈希槽区间的节点上，具体算法就是：CRC16(key) % 16384。

Redis集群至少需要3个master节点，当存活的主节点数小于总节点数的一半时，整个集群就无法提供服务了。

Redis集群至少需要3个master节点原因：低于三个时，若有一个mater挂掉，存活的主节点数就低于总结点数的一半，集群不可用

 

集群模式和哨兵模式的区别

1. 哨兵模式监控权交给了哨兵系统，集群模式中是工作节点自己做监控

2. 哨兵模式发起选举是选举一个leader哨兵节点来处理故障转移，集群模式是在从节点中选举一个新的主节点，来处理故障的转移

转自　　https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI1NDY0MTkzNQ==&mid=2247484570&idx=1&sn=37ffb660b4d1d250bfd89ece438b3f98&scene=21#wechat_redirect