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Redis
Redis是开源的、基于键值对和内存的数据结构存储系统，支持网络和持久化的非关系型数据库
主要用于缓存、消息队列、会话存储等场景
集群的优点
- 自动分割数据到不同的节点上
- 整个集群的部分节点故障的情况下能够继续处理命令
集群模式
为了避免Redis单点故障的发生，就可以构建Redis集群
- 主从模式
- 哨兵模式
- 集群模式
主从模式
2.8版本之前的工作模式
在主从模式下，一个主节点负责所有的写操作和读取操作，从节点从主节点同步数据，主要用于提高读取性能和数据备份。
主从模式是Redis高可用的基础，哨兵和集群模式都是在主从模式的基础上实现高可用的
缺陷
无法实现自动化的故障转移，无法对Master进行扩容
哨兵模式
2.8版本之后的工作模式
哨兵模式在主从模式的基础上添加了高可用性。哨兵进程监控主节点和从节点的状态，并在主节点故障时自动选举新的主节点，提供故障转移功能。
缺陷
无法对Master进行扩容
集群模式（Redis Cluster）
3.0版本之后的工作模式
集群模式提供了分布式的数据存储和管理，通过数据分片和多个节点来实现高可用性和横向扩展。数据被分片存储在不同的节点上，节点间自动管理数据的分布和复制。
就是在Redis环境中采用多个Redis节点，主节点可以有多台，每个主节点都放置数据的一部分，每台主节点都有对应的从节点，用于主节点的备份，
数据分片原理
Redis集群模式引入了哈希槽的概念，通过CRC16算法对原始数据进行一致性哈希运算
CRC16：利用该算法对原始数据生成一个哈希值，再和16384进行求模运算（取余）与匹配的槽位匹配，匹配到哪个槽位就把数据分配给这个槽位
哈希槽总共有16384个（0 ~ 16383）
这些哈希槽会根据CRC16算法从前往后均分到集群中的节点上
添加节点
添加或删除节点都无需停止服务
如果要添加新的节点到Redis集群中，就要把已有节点中的部分哈希槽分配给新节点
删除节点
如果要删除一个节点A，就要把A节点的哈希槽移到其他节点上，再将没有哈希槽的节点A从集群中删除
Redis集群的分片方式
- 客户端分片
- 代理分片
- 服务器端分片
故障转移机制
- Redis和MHA的管理不同，不需要一个单独的Manager节点去对所有Master节点进行管理
- Redis中的所有Master地位是完全一样的，是完全对等的、分布式的集群环境
如果Master只有一个Slave
Master故障后，分配给该Master节点的哈希槽，会被给该Master对应的slave节点指派给自己，并且网络中的其他的Master节点广播PONG报文，告诉其他节点自己成为了新的主节点
如果Master有多个Slave
Master故障后，对应该Master的多个Slave会广播一条故障转移的认证请求（拉票），集群环境中的其他Master节点会响应理这些请求
其他Master先收到哪个Slave的请求就会发出一个故障转移的认证应答给这个Slave（投票），最后哪个Slave的票数多就成为新的Master
如果两个Slave票数一样呢？
重新选举，但是重新选举就会影响故障转移的过程，可能会导致服务中断
因此在部署Redis集群的时候，需要避免选举的票数一样多的情况。
总共的Master节点的数量尽量是奇数台，保证最大的票数能够达到半数以上
比如一共有4台Master，故障了一个，然后有2个Slave进行选举，就剩下3台投票的Master，那么最大的票数至少要在
Redis集群部署案例
在Redis的集群中要求至少有3个Master，至少对应一个Slave
本案例的集群环境首先需要6台虚拟机，部署完后要模拟扩展Master
需要再增加2台虚拟机，一共需要8台虚拟机
案例拓扑图
| 操作系统 | IP 地址 | 角色 |
| CentOS | 192.168.10.101 | Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.102 | Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.103 | Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.104 | Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.105 | Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.106 | Redis节点 |
集群部署步骤
先打开6台虚拟机，全部连接上XShell
然后在每个主机上导入redis-5.0的源码包
初步安装
因为6台节点的安装步骤相同，所以开启全部主机的会话同步
来到101（Master01）操作
为了方便实验，关闭防火墙和内核安全机制，安装redis所需依赖
在会话同步的时候注意检查每个节点是否正常操作
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# yum -y install gcc* zlib-devel解压redis源码包，进入解压目录，安装
[root@localhost ~]# tar zxvf redis-5.0.14.tar.gz
[root@localhost ~]# cd redis-5.0.14
[root@localhost redis-5.0.14]# make
[root@localhost redis-5.0.14]# make PREFIX=/usr/local/redis install优化命令路径，再初始化redis，然后使用netstat命令查看redis是否运行
[root@localhost redis-5.0.14]# ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
[root@localhost redis-5.0.14]# cd utils/
[root@localhost utils]# ./install_server.sh
# 全部回车直到初始化完毕
[root@localhost utils]# netstat -anpt | grep redis
tcp 0 0 127.0.0.1:6379 0.0.0.0:* LISTEN 16055/redis-server修改配置文件
每台主机修改的内容一样，继续保持会话同步，注意检查各主机是否正常同步
[root@localhost ~]# vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 # 70行
appendonly yes # 700行 开启AOF改为yes
cluster-enabled yes # 833行 开启集群功能
cluster-config-file nodes-6379.conf # 841行，去掉注释
cluster-node-timeout 15000 # 847行，去掉注释
cluster-require-full-coverage no # 924行，去掉注释改为no 节点故障后，不覆盖哈希槽保存并退出，因为修改了配置文件，需要重启服务使配置文件生效
然后使用netstat，显示出两个进程就代表运行无误了
[root@localhost ~]# /etc/init.d/redis_6379 restart
[root@localhost ~]# netstat -anpt | grep redis
tcp 0 0 0.0.0.0:16379 0.0.0.0:* LISTEN 16125/redis-server
tcp 0 0 0.0.0.0:6379 0.0.0.0:* LISTEN 16125/redis-server创建集群
关闭全部会话同步
在Redis集群体系中，没有中心管理节点，所以每一个节点都可以创建集群，这里我们使用101来创建
来到101（Master01）操作
使用redis-cli命令行工具，创建集群，指定每个主节点有一个从节点（--cluster-replicas 1）。然后将全部redis节点的实例的IP+端口号输入，确保输入无误再回车
[root@localhost ~]# redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.10.101:6379 192.168.10.102:6379 192.168.10.103:6379 192.168.10.104:6379 192.168.10.105:6379 192.168.10.106:6379redis会自动分配哪些是主哪些是从节点，输入yes接受上述配置
访问测试
任意选择一个节点测试
本地登录
不指定IP直接使用redis-cli进行本地的登录，使用cluster nodes指令可以看到集群中的节点
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> cluster nodes
1c1585b7e6d18dd34db9540bc0df237b1909668c 192.168.10.104:6379@16379 slave 87e64d9376cc73d51b76915852e0a4b9f4dc0f55 0 1723428939000 4 connected
25f98067e025e2b1e2dffcd4ec1dc9293a6211da 192.168.10.102:6379@16379 master - 0 1723428938081 2 connected 5461-10922
72011abb2d2b079d289b06482900676f65ab95f1 192.168.10.106:6379@16379 slave 25f98067e025e2b1e2dffcd4ec1dc9293a6211da 0 1723428939088 6 connected
87e64d9376cc73d51b76915852e0a4b9f4dc0f55 192.168.10.103:6379@16379 master - 0 1723428938000 3 connected 10923-16383
d42794d93805e5ae578fa08788483c560538a31f 192.168.10.101:6379@16379 myself,master - 0 1723428937000 1 connected 0-5460
3743adb53040d308a9c31d9f2c76042270ba1364 192.168.10.105:6379@16379 slave d42794d93805e5ae578fa08788483c560538a31f 0 1723428940093 5 connected
127.0.0.1:6379> exit集群登录
模拟集群的登录就需要远程登录，使用-h指定IP地址，登录哪一个节点都可以，这里登录101，然后指定端口号为6379，最后一定要加-c选项，表示以集群的方式登录该节点
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.10.101 -p 6379 -c
创建一个键值对，经过一致性哈希运算之后，下方显示了：将该键值对存储到102节点的第6918的哈希槽
192.168.10.101:6379> set test 123
-> Redirected to slot [6918] located at 192.168.10.102:6379然后我们多创建几个键值对用来测试，可以发现在每一行命令的开头，redis执行完写入数据的语句之后，会自动的重定向到其他节点，以及对应的哈希槽
192.168.10.101:6379> set num2 2 # 101操作
192.168.10.102:6379> set num3 3 # 重定向到102
192.168.10.103:6379> set num4 4 # 重定向到103
192.168.10.101:6379> set num5 5 # 重定向到101此时使用keys*查询键，可以发现只有3个键。因为Redis的集群环境是分布式存储
刚才我们也说了redis会转到其他节点，最后一次执行写入操作（添加键值对）之后跳转的节点就是101，所以可以看到我们这里查询的节点也是101的节点的数据
192.168.10.101:6379> keys *
1) "num1"
2) "num5"
3) "num4"扩展Master步骤
在当前的环境中（3主3从），故障的Master超过半数就不可用了，也就是2台Master
而Redis支持动态扩充Master
| 操作系统 | IP 地址 | 角色 |
| CentOS | 192.168.10.107 | 扩充的Redis节点 |
| CentOS | 192.168.10.108 | 扩充的Redis节点 |
初步设置
再打开其余2台CentOS虚拟机，作为扩充Redis节点的主机，打开后都连接上XShell
在3台主机上都导入redis源码包
redis安装初始化的操作与之前安装的步骤相同，这里就不再重复了
对照上面的步骤直到修改完配置文件然后重启服务，再使用netstat查询redis运行状态，就结束这2台主机的配置了
添加节点
来到101（Master01）操作
第一种添加方法
使用redis-cli命令，使用cluster meet指令添加节点，-p指定自己的端口号，然后指定新节点的IP和端口号，这里端口号前不用加 " : "，而是空格
回车添加完节点后，登录到本地redis，使用cluster nodes命令查询集群中的节点信息，可以看到107主机被分配为Master节点了
但是此时就算去添加键值对，redis也不会使用107节点，因为redis还没有给新Master分配哈希槽，存储不了数据。也没有对应的Slave
[root@localhost ~]# redis-cli -c -p 6379 cluster meet 192.168.10.107 6379
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> cluster nodes
d32c0515eaff34a0588ca198c60dbf3619a364d5 192.168.10.107:6379@16379 master - 0 1723431096000 0 connected第二种添加方法
使用--cluster add-node选项将一个新的Redis节点添加到现有的Redis集群中，并需要指定一个集群节点作为参考节点
在本地redis查看集群中的节点信息也可以看到108主页也变成了Master
[root@localhost ~]# redis-cli --cluster add-node 192.168.10.108:6379 192.168.10.107:6379
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> cluster nodes
c00f5bb530a24ba5131ffa9b4c416fefb4c80ffa 192.168.10.108:6379@16379 master - 0 1723431497533 7 connected改造新节点为Slave
新加进集群的节点都是Master，我们这里把其中一个Master改成Slave就可以了
使用任何一个节点登录108节点，使用cluster replicate命令指定Master的id，就可以把当前节点改为指定Master的Slave了
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.10.108 -p 6379
192.168.10.202:6379> cluster replicate eac3a2fb233b7ab02c0cf44a025177c29856dce7
192.168.10.202:6379> cluster nodes
5a7143109d9983fd7aad0ba3f94f44780940d722 192.168.10.108:6379@16379 myself,slave eac3a2fb233b7ab02c0cf44a025177c29856dce7 0 1723448165000 7 connected重新分配哈希槽
在Redis集群中执行重新平衡操作，根据设定的阈值（1）将槽分配到负载不均的节点上
然后指定一个集群节点的IP地址和端口号，用于发起重新平衡操作。此节点会作为连接点与集群进行交互。
--cluster-use-empty-masters：
- 允许将槽迁移到没有主节点数据的空主节点上，帮助在主节点资源较为空闲时进行平衡
最后在本地Redis中可以看到107节点有了哈希槽的范围
[root@localhost ~]# redis-cli --cluster rebalance --cluster-threshold 1 --cluster-use-empty-masters 192.168.10.101:6379
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> cluster nodes
eac3a2fb233b7ab02c0cf44a025177c29856dce7 192.168.10.107:6379@16379 master - 0 1723448359233 8 connected 0-1364 5461-6826 10923-12287删除节点
要删除哪个节点就登录到哪个节点，可以使用任意节点登录
这里我们删除107主节点，也就是新加的Master
先清除该节点的所有数据，再重置该节点的集群状态和集群配置
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.10.107 -p 6379
192.168.10.201:6379> flushall
192.168.10.201:6379> cluster reset
192.168.10.201:6379> quit然后使用redis-cli命令，使用--cluster del-node选项，先指定一个发起操作的节点，然后再指定要删除节点的id
[root@localhost ~]# redis-cli --cluster del-node 192.168.10.101:6379 eac3a2fb233b7ab02c0cf44a025177c29856dce7最后在任意主机的本地redis查看集群信息，可以看到108对应的master id变成了101，而107主机已经消失
[root@localhost ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> cluster nodes
319a4542313cd796be21700df4ea245be1e496bd 192.168.10.101:6379@16379 myself,master - 0 1723448737000 1 connected 1365-5460
5a7143109d9983fd7aad0ba3f94f44780940d722 192.168.10.108:6379@16379 slave 319a4542313cd796be21700df4ea245be1e496bd 0 1723448666000 8 connected