摘要：本文將講解如何基于搭建集群，的集群設計包括兩個部分主從復制和哈希。至此，集群基本安裝成功。后期運維基本命令集群節點槽常見問題把所有的物理節點映射到個哈希槽上，負責維護。

Redis集群概述

Redis作為當前非常熱門的內存型數據結構存儲，可用于數據存儲，緩存和消息代理等。本文將講解如何基于docker搭建Redis集群，Redis的集群設計包括兩個部分：主從復制和哈希Slot。
1.1. 主從復制
主從復制在數據庫中很常見，一般用來做讀寫分離，Redis中也是如此。要求只有1個Master（主節點），可以有N個slaver（從節點），而且Slaver也可以有自己的Slaver，由于這種主從的關系決定他們是在配置階段就要指定他們的上下級關系，而不是Zookeeper那種平行關系是自主推優出來的。
讀寫分離，Master只負責寫和同步數據給Slaver，Slaver承擔了被讀的任務，所以Slaver的擴容只能提高讀效率不能提高寫效率。
Slaver先將Master那邊獲取到的信息壓入磁盤，再load進內存，client端是從內存中讀取信息的。當一個新的Slaver加入到這個集群時，會主動找Master來拜碼頭，Master發現新的小弟后將全量數據發送給新的Slaver，數據量越大性能消耗也就越大，所以盡量避免在運行時做Slaver的擴容。
優點：讀寫分離，通過增加Slaver可以提高并發讀的能力。
缺點：Master寫能力是瓶頸，維護Slaver開銷也總將會變成瓶頸。
1.2. 哈希Slot
哈希Slot名字上可能不好理解，其實就是數據庫中的“水平劃分”。如果你之前有了解過數據庫的表分區的話，就會發現下來對于哈希Slot的描述，就和數據庫表分區里面的“HASH分區”原理上大致相同。

對象保存到Redis之前先經過CRC16哈希到一個指定的Node上，例如圖中Object4最終Hash到了Node1上。
每個Node被平均分配了一個Slot段，對應著0-16384，Slot不能重復也不能缺失，否則會導致對象重復存儲或無法存儲。
Node之間也互相監聽，一旦有Node退出或者加入，會按照Slot為單位做數據的遷移。例如Node1如果掉線了，0-5640這些Slot將會平均分攤到Node2和Node3上,由于Node2和Node3本身維護的Slot還會在自己身上不會被重新分配，所以遷移過程中不會影響到 5641-16384 Slot段的使用。
優點：將Redis的寫操作分攤到了多個節點上，提高寫的并發能力，擴容簡單。
缺點：每個Node承擔著互相監聽、高并發數據寫入、高并發數據讀出，工作任務繁重。
1.3. 合二為一
看到這里大家也就發現了，主從和哈希的設計優缺點正好是相互彌補的，將二者結合在一起，就是Redis集群的終極形態，先Hash分邏輯節點，然后每個邏輯節點內部是主從，如圖：

2.集群安裝
默認我們已經有了docker環境，現在開始基于docker安裝Redis集群。redis 5.0 版本之前，網上有很多教程都是通過redis-trib.rb 來創建集群，但是redis 5.0 版本以后，就只能通過 redis-cli 來實現。本文即通過 redis-cli 創建集群，因為redis集群的節點選舉方式是需要半數以上的master通過，所以建議創建奇數個節點。本例中創建3個Master節點，并為每個Master節點各分配1個Slave節點。
2.1. 宿主機環境
首先需要找一份原始的redis.conf文件，將其重命名為：redis-cluster.tmpl，并配置如下幾個參數，此文件的目的是生成每一個redis實例的redis.conf:

vi redis-cluster.tmpl

然后執行下列腳本，給3個Master和3個Slave創建各自的掛載卷目

錄當前目錄結構為

2.2. 創建Redis節點
假設我們只考慮單純的docker環境，并無docker-compose和k8s之類的服務編排，每個redis容器之間必須要保證通訊，可以通過創建docker network。（使用微服務編排的情況，后續再討論）

現在我們就可以運行docker redis 的 master 和 slave 實例了

查看已創建的redis容器

2.3. 構建集群
通過redis-cli 命令構建集群，隨便找一個redis容器，運行redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 ip:port 命令即可

記住構建集群時，要保證節點redis數據為空，否則會出現下列錯誤。

2.4. 集群驗證
集群搭建完成后，我們通過 redis-cli 命令連接集群節點驗證一下。redis 集群節點的連接命令是通過 redis-cli -c -h ${ip} -p ${port}


可以看到通過 "cluster info"命令看到集群的基本信息，所有的slot (16384) 都分配完畢。然后通過 "cluster nodes" 命令查看到每個master節點的slot分配的區域。至此，redis集群基本安裝成功。
3.后期運維
3.1. 基本命令
集群

節點

槽(slot)

3.2. 常見問題
（1）redis-cluster 把所有的物理節點映射到[ 0 ~ 16383 ]個slot（哈希槽）上，cluster負責維護 node<->slot<->value。
（2）集群任意一個節點中，如果master掛掉，但是還有slaver，slave將自動升為 master，系統正常。
（3）集群任意一個節點中，如果master掛掉，并且沒有slaver，集群將進入fail狀態。
（4）如果集群超過半數以上節點的master掛掉，不管是否有slaver，集群都將進入fail狀態。
（5）節點判斷是否失效的選舉，是集群中所有的master參與的，如果半數以上的master節點與當前被檢測的master節點通訊檢測超時（cluster-node-timerout），就認為當前master節點掛掉了。
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