Redis 搭建分片集群
目录
一、搭建分片集群
1.集群结构
2.准备实例和配置
3.启动
4.创建集群
5.测试
二、散列插槽
1.插槽原理
2.小结
三、集群伸缩
1.需求分析
2.创建新的redis实例
3.添加新节点到redis
4.转移插槽
5.验证效果：
四、故障转移
1.自动故障转移
2.手动故障转移
主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：
-
海量数据存储问题
-
高并发写的问题
使用分片集群可以解决上述问题，如图:
分片集群特征：
-
集群中有多个master，每个master保存不同数据
-
每个master都可以有多个slave节点
-
master之间通过ping监测彼此健康状态
-
客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点
一、搭建分片集群
1.集群结构
分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的分片集群，包含3个master节点，每个master包含一个slave节点，结构如下：
这里我们会在同一台虚拟机中开启6个redis实例，模拟分片集群，信息如下：
| IP | PORT | 角色 |
|---|---|---|
| 192.168.78.134 | 7001 | master |
| 192.168.78.134 | 7002 | master |
| 192.168.78.134 | 7003 | master |
| 192.168.78.134 | 8001 | slave |
| 192.168.78.134 | 8002 | slave |
| 192.168.78.134 | 8003 | slave |
2.准备实例和配置
在 /home 目录下创建出 /redis_stream目录，并在其中创建 7001、7002、7003、8001、8002、8003目录：
[root@sql ~]# mkdir -p /home/redis_stream
[root@sql ~]# cd /home/redis_stream/
[root@sql redis_stream]# mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003
[root@sql redis_stream]# ls
7001 7002 7003 8001 8002 8003在/home/redis_stream下准备一个新的redis.conf文件，内容如下：
# 指定端口
port 6379
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /home/redis_stream/6379/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /home/redis_stream/6379
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 192.168.150.101
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 1
# 日志
logfile /home/redis_stream/6379/run.log将这个文件拷贝到每个目录下：
[root@sql redis_stream]# echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf
cp redis.conf 7001
cp redis.conf 7002
cp redis.conf 7003
cp redis.conf 8001
cp redis.conf 8002
cp redis.conf 8003修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录名称一致：
[root@sql redis_stream]# printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf
sed -i s/6379/7001/g 7001/redis.conf
sed -i s/6379/7002/g 7002/redis.conf
sed -i s/6379/7003/g 7003/redis.conf
sed -i s/6379/8001/g 8001/redis.conf
sed -i s/6379/8002/g 8002/redis.conf
sed -i s/6379/8003/g 8003/redis.conf 3.启动
因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：
# 一键启动所有服务
[root@sql redis_stream]# printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf
redis-server 7001/redis.conf
redis-server 7002/redis.conf
redis-server 7003/redis.conf
redis-server 8001/redis.conf
redis-server 8002/redis.conf
redis-server 8003/redis.conf
# 通过ps查看状态
[root@sql redis_stream]# ps -ef | grep redis发现服务都已经正常启动
4.创建集群
虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。
我们需要执行命令来创建集群，在Redis5.0之前创建集群比较麻烦，5.0之后集群管理命令都集成到了redis-cli中。
1）Redis5.0之前
Redis5.0之前集群命令都是用redis安装包下的 src/redis-trib.rb来实现的。因为redis-trib.rb是有ruby语言编写的所以需要安装ruby环境。
# 安装依赖
yum -y install zlib ruby rubygems
gem install redis然后通过命令来管理集群：
# 进入redis的src目录
cd /usr/local/redis/src
# 创建集群
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.78.134:7001 192.168.78.134:7002 192.168.78.134:7003 192.168.78.134:8001 192.168.78.134:8002 192.168.78.134:80032）Redis5.0以后
我们使用的是Redis6.2.4版本，集群管理以及集成到了redis-cli中，格式如下：
redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.78.134:7001 192.168.78.134:7002 192.168.78.134:7003 192.168.78.134:8001 192.168.78.134:8002 192.168.78.134:8003命令说明：
-
redis-cli --cluster或者./redis-trib.rb：代表集群操作命令 -
create：代表是创建集群 -
--replicas 1或者--cluster-replicas 1：指定集群中每个master的副本个数为1，此时节点总数 ÷ (replicas + 1)得到的就是master的数量。因此节点列表中的前n个就是master，其它节点都是slave节点，随机分配到不同master
运行后的样子：
创建成功：
也可以通过命令可以查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes
5.测试
在集群操作时，需要给redis-cli加上-c参数才可以，不然会报错。尝试连接7001节点，存储一个数据：
# 连接
redis-cli -c -p 7001
# 存储数据
set num 123
# 读取数据
get num
# 再次存储
set a 1
二、散列插槽
1.插槽原理
Redis会把每一个master节点映射到0~16383共16384个插槽（hash slot）上，查看集群信息时就能看到：
数据key不是与节点绑定，而是与插槽绑定。redis会根据key的有效部分计算插槽值，分两种情况：
-
key中包含"{}"，且“{}”中至少包含1个字符，“{}”中的部分是有效部分
-
key中不包含“{}”，整个key都是有效部分
例如：key是num，那么就根据num计算，如果是{itcast}num，则根据itcast计算。计算方式是利用CRC16算法得到一个hash值，然后对16384取余，得到的结果就是slot值。
如上图，在7001这个节点执行set a 1时，对a做hash运算，对16384取余，得到的结果是15495，因此要存储到103节点。
到了7003后，执行get num时，对num做hash运算，对16384取余，得到的结果是2765，因此需要切换到7001节点
2.小结
Redis如何判断某个key应该在哪个实例？
-
将16384个插槽分配到不同的实例
-
根据key的有效部分计算哈希值，对16384取余
-
余数作为插槽，寻找插槽所在实例即可
如何将同一类数据固定的保存在同一个Redis实例？
-
这一类数据使用相同的有效部分，例如key都以{typeId}为前缀
三、集群伸缩
redis-cli --cluster提供了很多操作集群的命令，可以通过下面方式查看：
比如，添加节点的命令：
1.需求分析
需求：向集群中添加一个新的master节点，并向其中存储 num = 10
-
启动一个新的redis实例，端口为7004
-
添加7004到之前的集群，并作为一个master节点
-
给7004节点分配插槽，使得num这个key可以存储到7004实例
这里需要两个新的功能：
-
添加一个节点到集群中
-
将部分插槽分配到新插槽
2.创建新的redis实例
# 创建一个文件夹：
mkdir 7004
# 拷贝配置文件：
cp redis.conf 7004/
# 修改配置文件：
sed -i s/6379/7004/g 7004/redis.conf
# 启动
redis-server 7004/redis.conf3.添加新节点到redis
[root@sql redis_stream]# redis-cli --cluster add-node 192.168.78.134:7004 192.168.78.134:7001
# 第一个为需要添加的节点，第二个为集群里存在的任意节点
# 通过命令查看集群状态：
redis-cli -p 7001 cluster nodes
但是，可以看到7004节点的插槽数量为0，因此没有任何数据可以存储到7004上 。
4.转移插槽
我们要将num存储到7004节点，因此需要先看看num的插槽是多少：
如上图所示，num的插槽为2765.
我们可以将0~3000的插槽从7001转移到7004，命令格式如下：
[root@sql redis_stream]# redis-cli --cluster reshard 192.168.78.134:7001询问要移动多少个插槽，我们计划是3000个：
哪个node来接收这些插槽？显然是7004，那么7004节点的id是多少呢？
这里询问，你的插槽是从哪里移动过来的？
-
all：代表全部，也就是三个节点各转移一部分
-
具体的id：目标节点的id
-
done：没有了
这里我们要从7001获取，因此填写7001的id，填完后，再输入done，这样插槽转移就准备好了：
确认要转移吗？输入yes：
通过命令查看结果：
[root@sql redis_stream]# redis-cli -p 7001 cluster nodes
5.验证效果：
四、故障转移
1.自动故障转移
当集群中有一个master宕机会发生什么呢？
直接停止一个redis实例，例如7002：
# 监视集群状态
[root@sql redis_stream]# watch redis-cli -p 7001 cluster nodes
# 复制一个会话，停止实例
[root@sql redis_stream]# redis-cli -p 7002 shutdown1）首先是该实例与其它实例失去连接
2）然后是疑似宕机：
3）最后是确定下线，自动提升一个slave为新的master：
4）当7002再次启动，就会变为一个slave节点了：
2.手动故障转移
利用cluster failover命令可以手动让集群中的某个master宕机，切换到执行cluster failover命令的这个slave节点，实现无感知的数据迁移。其流程如下：
这种failover命令可以指定三种模式：
-
缺省：默认的流程，如图1~6歩
-
force：省略了对offset的一致性校验
-
takeover：直接执行第5歩，忽略数据一致性、忽略master状态和其它master的意见
案例需求：在7002这个slave节点执行手动故障转移，重新夺回master地位
步骤如下：
1）利用redis-cli连接7002这个节点
2）执行cluster failover命令
如图：
