Redis Cluster高可用集群搭建
笔者前面的博客分别介绍了Redis“主从复制”和“哨兵模式”服务的搭建，但是这两种服务还有一些问题没有解决，例如：
- 单台Master写性能存在瓶颈
- 数据无法分布式存储，单机内存有限
为了解决这些问题，Redis还提供了一种扩展性更强，可用性更好的Cluster集群方案。
Redis Cluster集群是什么？
Redis Cluster集群是一个由多个主从节点集群组成的分布式服务器群，它具有数据复制、高可用和数据分片存储的特性。
Redis Cluster集群不需要Sentinel哨兵也能完成节点移除和故障转移的功能。
需要将每个节点设置成集群模式，这种集群模式没有中心节点，可水平扩展，官方文档称可以线性扩展到1000个节点。
Redis Cluster集群的性能和可用性均优于“主从复制”和“哨兵模式”，配置也非常简单，更加适用于企业服务。
Cluster集群原生搭建
架构图
如上图所示，本次环境搭建3台Master，6台Slave。
Redis默认有16384个槽位，必须将这些槽位全部分配到Master中，否则会导致有些数据无法写入。
当有数据写入时，Redis使用CRC16算法将Key计算得到一个数字，类似于哈希码，将值与16384取模确定一个槽位，然后将数据写入到该槽位所在的Master节点。
Master写入数据后，会将数据同步到对应的Slave节点，即主从复制。
单台Master宕机后，Redis会自动进行故障转移，将Master下的一台Slave晋升为新Master。
实际应用中Redis节点需要部署到不同的物理机，笔者没有那么多的物理机，遂用单机的不同端口跑多个Redis节点服务。
测试环境：8001、8004、8007为Master。
8002、8003 slaveof 8001
8005、8006 slaveof 8004
8008、8009 slaveof 8007
几个基本命令
- cluster info：查看集群信息
- cluster nodes：查看节点信息
- cluster meet ip port：将节点加入到工作集群
- cluster keyslot key：计算Key的CRC16算法结果值
- cluster addslots slot (槽下标)：设置槽位
- cluster replicate (master node-id)：将节点设为指定Master的Slave
1、创建配置文件
拷贝Redis提供的默认配置文件，做一些常规修改(不赘述)，搭建集群主要修改如下：
# 启用Cluster集群
cluster-enabled yes
# 保存集群信息的文件,每台节点都会同步集群信息并保存到各自的文件中
cluster-config-file nodes-8001.conf
2、依次启动Master节点
redis-server 8001/redis.conf
redis-server 8004/redis.conf
redis-server 8007/redis.conf
查看服务是否启动成功：
注意：这时候节点是无法写入数据的，因为没有设置哈希槽Slot，数据不知道该写入哪个节点，如下图：
3、集群meet
集群Master节点都虽然已经启动，但是目前节点之间互相还没有关联，互相都不认识，还没有形成集群。
查看集群信息，发现只有自身节点。
cluster meet ip port
通过该命令来让节点互相认识，并形成网状结构。
cluster meet 192.168.1.120 8004
cluster meet 192.168.1.120 8007
重新查看集群信息
4、启动Slave节点
除了Master，还得有Slave节点，否则无法实现高可用和数据备份。
启动Slave节点和Master步骤一样，这里不再赘述，启动完成后如下图所示：
5、主从分配
启动的节点若不做配置，默认都是Master，需要进行主从分配。
主从分配之前，需要将新启动的Slave节点meet一下，先让节点加入到集群。
cluster replicate node-id通过该命令来分配主从。
登录到Slave节点执行该命令，node-id为Master节点的id。
查看节点的node-id
将Slave节点分配到Master节点下。(演示8002、8003，其他不赘述)
redis-cli -p 8002 cluster replicate 22bbad3e9cd6065861f13b95cef5d437483c6360
OK
redis-cli -p 8003 cluster replicate 22bbad3e9cd6065861f13b95cef5d437483c6360
OK
全部分配完成后，如下图所示：
6、指派槽位
前面已经说过，没有为Master指定Slot槽位，是无法写入数据的。
cluster keyslot key该命令可以查看指定Key的CRC16计算的值。
Redis集群默认有16384个槽位，现有3台Master节点，平均进行分配。
- Master-8001：0~5461
- Master-8004：5462~10922
- Master-8007：10923~16383
cluster addslots slot [槽位下标]该命令用来设置节点的槽位。
为了快速分配，写了个Shell脚本，如下：
#!/bin/sh
# 读取端口
echo -n 'port:'
read port
#槽位起始下标
echo -n 'start:'
read s
#槽位结束下标
echo -n 'end:'
read e
#循环设置槽位
for i in $(seq $s $e)
do
redis-cli -h 192.168.1.120 -p $port cluster addslots $i
echo redis-cli -h 192.168.1.120 -p $port cluster addslots $i;
done
运行脚本，批量设置槽位，设置完成后查看如下图：
7、集群测试
指派好槽位后，集群的搭建工作就算完成了。
现在可以正常写入数据了:
以集群的模式去连接：redis-cli -c
Jedis集群写入数据
Set<HostAndPort> hostAndPorts = new HashSet<>(3);
hostAndPorts.add(new HostAndPort("192.168.1.120", 8001));
hostAndPorts.add(new HostAndPort("192.168.1.120", 8004));
hostAndPorts.add(new HostAndPort("192.168.1.120", 8007));
JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(hostAndPorts);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
jedisCluster.set(String.valueOf(i), String.valueOf(i));
}
jedisCluster.close();
100个数据会被分散到3台Master里分片存储。
redis-cli快速搭建
上面记录的是自己原生搭建Redis Cluster集群的方式，稍微有点麻烦，Redis提供了一种更简单的方式来快速搭建。
redis-cli --cluster help命令会显示一些搭建集群的帮助信息。
快速搭建集群
redis-cli --cluster create host1:port1 ... hostN:portN --cluster-replicas [主从节点的比例]
redis-cli --cluster create 192.168.1.120:8001 192.168.1.120:8002 192.168.1.120:8003 192.168.1.120:8004 192.168.1.120:8005 192.168.1.120:8006 192.168.1.120:8007 192.168.1.120:8008 192.168.1.120:8009 --cluster-replicas 2
查看节点信息
redis-cli工具一条命令即可快速搭建集群，自动分配主从节点，分配槽位。
集群扩容
如果集群的性能达不到预期，可以进行扩容。
Redis Cluster支持线性扩容，官方宣称可以扩容至1000个节点。
扩容命令：redis-cli --cluster add-node new_host:new_port 存在的IP:存在的端口。
节点默认作为Master被添加，如果需要指明为Slave，加参数：--cluster-slave --cluster-master-id Master的node-id。
例如将7001、7002、7003添加到集群。
# 7001Master
redis-cli --cluster add-node 192.168.1.120:7001 192.168.1.120:8001
# 7002作为7001的Slave
redis-cli --cluster add-node 192.168.1.120:7002 192.168.1.120:7001 --cluster-slave --cluster-master-id f8bbd9f97db60f4b00a80a2bdcf555e95559582a
# 7003作为7001的Slave
redis-cli --cluster add-node 192.168.1.120:7003 192.168.1.120:7001 --cluster-slave --cluster-master-id f8bbd9f97db60f4b00a80a2bdcf555e95559582a
节点添加后，可以通过cluster nodes命令查看节点信息。
迁移槽位和数据
扩容的Master节点没有默认没有槽位，是不会被写入数据的，需要进行槽位的分配和数据的迁移。
槽位和Key是绑定的，槽位重新分配意味着数据需要重新迁移。
命令：redis-cli --cluster reshard ip port。
例如：给新加入的7001分配4096个槽位。
redis-cli --cluster reshard 192.168.1.120:8001
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 4096 #输入分配的槽位数量
What is the receiving node ID? #输入要分配给哪台节点的node-id
Source node #1: all #要从哪些节点取出槽位分配给新节点？all表示从所有节点中平均取
分配完成后查看槽位分配信息：
集群缩容
如果集群的性能过剩，也可以选择移除部分节点，Redis也都是支持的。
迁移槽位和数据
注意：移除节点前，需要将该节点的槽位和数据重新分配到其他Master节点！
如果不这么做，会导致数据丢失，以及部分数据写入失败。
将7001的槽位和数据分配到8001上：
–cluster-from 来自哪台节点
–cluster-to 分配到哪台节点去
-cluster-slots 迁移的槽位数量
# 移除7001的槽位和数据
redis-cli --cluster reshard 192.168.1.120:8001 --cluster-from f8bbd9f97db60f4b00a80a2bdcf555e95559582a --cluster-to 201ce4d928c795384bbfde39215065d2eb41592e --cluster-slots 4096
槽位和数据迁移完毕后，就可以移除节点了。
命令：redis-cli --cluster del-node host:port node_id
例如：移除刚添加的7001节点。
# 集群移除节点
redis-cli --cluster del-node 192.168.1.120:8001 f8bbd9f97db60f4b00a80a2bdcf555e95559582a
节点移除后，Redis会自动将其SHUTDOWN。