一.Redis集群理论基础

redis-cluster架构

1）redis-cluster架构的结构：

Redis集群使用redis-cluster架构，redis-cluster架构的原理是，部署多个Redis数据库，每个Redis数据库都是一个架构中的结点，每个结点和其他所有结点相连，即若使用n个Redis数据库搭建一个redis-cluster架构的Redis集群，那么这个集群中的每个数据库都要和连接集群中的其余n-1个数据库连接。
redis-cluster架构的Redis集群所需的结点（Redis数据库）的最小数量为3个。
redis-cluster架构示意图如下所示：

Redis集群中各个结点相互连接，应用客户端只需要与集群中的一个数据库连接即可使用整个集群

2）redis-cluster架构的查错机制

redis-cluster架构通过投票机制进行错误排查，投票机制：集群中的所有结点相互连接，每个结点都会检测与其他结点的连接情况，如果连接出现问题，所有的结点一起产生一个错误报告，和其他结点都不能连接的结点就是出错结点，确认出错结点后，集群会停止运行

3）redis-cluster架构其他细节:

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fail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
redis-cluster把所有的物理节点映射到[0-16383]slot上，cluster
负责维护连接：node<—->slot<—–>value

3）redis-cluster架构给结点分配存储数据的方式:

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，然后把结果对哈希槽的槽数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会根据结点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点

例如下图所示，由3个结点组成的Redis集群，存储数据的分工方式为：结点1存储哈希值在0-5000内的数据，结点2存储哈希值在5001-10000内的数据，结点3存储哈希值在10001-16383内的数据

存储key为Hello1的数据时，通过crc16算法算出Hello1的哈希值为1500，则这条数据存储在结点1上，存储数据Hello3，哈希值为7500，存储到结点2上。以此类推，将数据一个个读取并分配到这3个结点上

二.Redis集群的搭建

Redis集群中至少应该有三个节点。要保证集群的高可用，需要每个节点有一个备份机。因此，一个Redis集群至少需要6台服务器。由于没有足够的服务器，所以这里我选择搭建一个伪分布式集群，即使用一台虚拟机运行6个Redis实例，通过修改Redis的端口号为7001-7006区分不同的结点。

2.1 准备Redis集群需要的环境

搭建Redis集群需要用到rudy语言编写的脚本，所以要先准备rudy的运行环境

1）准备rudy的运行环境

安装ruby，使用yum，执行以下命令：

yum install ruby      //ruby语言解释器，功能类似jdk
yum install rubygems  //ruby的包管理器

2）安装rudy脚本运行需要使用的第三方库redis-3.0.0.gem

redis-3.0.0.gem是ruby语言操作Redis数据库时需要使用到的库文件，可以从这里下载：Redis集群搭建，上传到虚拟机后，执行安装命令：

gem install redis-3.0.0.gem

2.2 Redis集群搭建

1）准备Redis应用

搭建一个Redis集群理论上最少需要3个Redis程序，实际使用的过程中，一般会给每个Redis配置一台备份机，所以规模最小的Redis集群应该用有6个Redis程序。

搭建方法：将Redis应用程序做部分修改后复制6份到redis-cluster目录下，组件集群，Redis安装参考博客： Redis-01-NoSQL简介及Redis数据库安装

如上图所示，bin目录即一个Redis应用目录，需要做部分修改使Redis应用符合搭建集群的条件：

删除dump.rdb文件
将文件中cluster-enabled yes前的注释去掉

去掉cluster-enabled yes 的注释“#”

复制修改好的Redis程序，共复制6分，执行命令：

cp redis/bin redis-cluster/redis_01
cp redis/bin redis-cluster/redis_02
cp redis/bin redis-cluster/redis_03
cp redis/bin redis-cluster/redis_04
cp redis/bin redis-cluster/redis_05
cp redis/bin redis-cluster/redis_06

6个Redis程序准备好后还需要将其端口调整一下，修改Redis根目录下的redis.conf文件，将端口分别修改为7001-7006

2）启动Redis集群

启动集群需要逐个启动每个Redis数据库，连续执行多条命令，非常麻烦，这里介绍一个简单的方法，将启动所有6台Redis数据库的命令写到一个脚本文件中，并给予该脚本可执行权限，这样每次需要开启集群时只需要执行该脚本文件即可，不必再输入多条命令。

第一步：创建脚本文件

执行命令如下命令创建脚本文件：

vim start-all.sh

第二步：复制命令到文件中

将如下内容复制到刚创建的文件中，这些是开启6台Redis需要运行的命令

cd redis_01
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis_02
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis_03
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis_04
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis_05
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis_06
./redis-server redis.conf
cd ..

第三步：给予脚本文件可执行权限

刚创建的文件虽然是.sh可执行文件，但是没有用户给其执行权限他还是不能执行的，运行如下命令给予该文件可执行权

chmod u+x start-all.sh

即chmod u+x 加上文件名

使用相同的方法创建关闭集群的脚本文件shutdownall.sh，内容如下：

redis01/redis-cli -p 7001 shutdown
redis01/redis-cli -p 7002 shutdown
redis01/redis-cli -p 7003 shutdown
redis01/redis-cli -p 7004 shutdown
redis01/redis-cli -p 7005 shutdown
redis01/redis-cli -p 7006 shutdown

3）将ruby脚本文件复制到集群文件根目录

redis源码包src目录下有一个名称为redis-trib.rb的脚本文件，将其复制到redis-cluster目录下，执行命令：

cd redis-3.0.0
cp src/redis-trib.rb ../redis-cluster

4）使用ruby脚本搭建Redis集群

运行命令执行Ruby脚本搭建集群，我的虚拟机IP地址为192.168.25.153，搭建时按照自己虚拟机的IP进行更改（我的ip是192.168.25.153）

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.25.153:7001 192.168.25.153:7002 192.168.25.153:7003 192.168.25.153:7004 192.168.25.153:7005 192.168.25.153:7006

三.Redis集群的使用

使用redis-cli连接Redis数据库，连接Redis集群时，只用连接集群中的一个数据库即可使用整个集群

连接一个Redis数据库：
执行命令：

./redis-cli -p 6379

连接一个Redis数据库集群：
执行命令：

./redis-cli -p 7001 -c

与连接一个数据库的不同点是在命令后部加了一个-c指令，-c指令代表连接的是Redis集群

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