Redis集群简介及部署

1简介

在 Redis 3.0 之前，使用 哨兵（sentinel）机制来监控各个节点之间的状态。Redis Cluster 是 Redis 的 分布式解决方案，在 3.0 版本正式推出，有效地解决了 Redis 在 分布式 方面的需求。当遇到单机内存、并发、流量等瓶颈时，可以采用 Cluster 架构方案达到负载均衡的目的

2 Redis Cluster集群介绍

Redis Cluster 集群模式通常具有 高可用、可扩展性、分布式、容错 等特性。Redis Cluster采用的是虚拟槽分区。先来解释一下什么是虚拟槽分区

2.1 虚拟槽分区介绍

虚拟槽分区 巧妙地使用了 哈希空间，使用 分散度良好 的 哈希函数 把所有数据 映射 到一个 固定范围 的 整数集合 中，整数定义为 槽（slot）。这个范围一般 远远大于 节点数，比如 Redis Cluster 槽范围是 0 ~ 16383。槽 是集群内 数据管理 和 迁移 的 基本单位。采用 大范围槽 的主要目的是为了方便 数据拆分 和 集群扩展。每个节点会负责 一定数量的槽，如图所示：

当前集群有 5 个节点，每个节点平均大约负责 3276 个 槽。由于采用 高质量 的 哈希算法，每个槽所映射的数据通常比较 均匀，将数据平均划分到 5 个节点进行 数据分区。Redis Cluster 就是采用 虚拟槽分区。

• 节点1： 包含 0 到 3276 号哈希槽。
• 节点2：包含 3277 到 6553 号哈希槽。
• 节点3：包含 6554 到 9830 号哈希槽。
• 节点4：包含 9831 到 13107 号哈希槽。
• 节点5：包含 13108 到 16383 号哈希槽。

这种结构很容易 添加 或者 删除 节点。如果 增加 一个节点 6，就需要从节点 1 ~ 5 获得部分 槽 分配到节点 6 上。如果想 移除 节点 1，需要将节点 1 中的 槽 移到节点 2 ~ 5 上，然后将 没有任何槽 的节点 1 从集群中 移除 即可。

由于从一个节点将 哈希槽 移动到另一个节点并不会 停止服务，所以无论 添加删除 或者 改变 某个节点的 哈希槽的数量 都不会造成 集群不可用 的状态.

2.2 Redis数据分区

上面说过，Redis Cluster 采用 虚拟槽分区，所有的 键 根据 哈希函数 映射到 0~16383 整数槽内，计算公式：slot = CRC16（key）& 16383。每个节点负责维护一部分槽以及槽所映射的 键值数据，如图所示：

3 Redis集群搭建

3.1 环境准备

3.1.1 安装GCC

Redis 安装需要依托GCC环境

1. 检查是否安装gcc

命令: gcc -v

如果能输出gcc版本信息,，说明安装了gcc。反之需要安装gcc

2. 安装gcc

创建目录/usr/local/gccSrc

上传以下rpm文件至/usr/local/gccSrc目录下

cpp-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm

gcc-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm

glibc-devel-2.17-157.el7.x86_64.rpm

glibc-headers-2.17-157.el7.x86_64.rpm

kernel-headers-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

libmpc-1.0.1-3.el7.x86_64.rpm

mpfr-3.1.1-4.el7.x86_64.rpm

3. 依次进行安装

rpm -ivh mpfr-3.1.1-4.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh libmpc-1.0.1-3.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh kernel-headers-3.10.0-514.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh glibc-headers-2.17-157.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh glibc-devel-2.17-157.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh cpp-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm

rpm -ivh gcc-4.8.5-11.el7.x86_64.rpm

4. 都安装成功后，验证gcc -v

3.1.2 安装zlib

因为Redis集群环境需要使用到ruby的接口，需要使用到redis的gem包，而安装gem包时需要有zlib的环境

1、上传zlib-1.2.11.tar.gz到/usr/local目录下

2、解压 tar -xzvf zlib-1.2.11.tar.gz

3、cd zlib-1.2.11

4、./configure --prefix=/usr/local/zlib

（如果报错check for gcc，需要先安装gcc，安装完GCC再来执行）

5、make

6、make install

3.1.3 安装openssl

因为Redis集群环境需要使用到ruby的接口，需要使用到redis的gem包，而安装gem包时需要有openssl的环境

1、上传openssl-1.0.1h.tar.gz到/usr/local/目录下

2、解压 tar -xzvf openssl-1.0.1h.tar.gz

3、cd openssl-1.0.1h/

4、./config -fPIC --prefix=/usr/local/openssl enable-shared

5、./config -t

6、make && make install

7、which openssl //查看系统openssl的路劲

8、rm -rf /usr/bin/openssl // /usr/bin/openssl是which openssl 查看到的旧版本的openssl的路径

9、cp /usr/local/openssl/bin/openssl /usr/bin/openssl //拷贝新版本的安装路径到系统路径

10、执行openssl version

输出版本信息

3.1.4 安装ruby

在安装Redis集群环境是需要使用到Ruby

1、上传ruby-2.5.7.tar.gz到/usr/local目录下

2、解压 tar -xzvf ruby-2.5.7.tar.gz

3、cd ruby-2.5.7

4、./configure –-prefix=/usr/local/ruby //-prefix是将ruby安装到指定目录

5、make && make install

成功安装如图所示

6、配置环境变量

vi /etc/profile

添加环境变量，如图所示

7、执行命令使配置文件生效

source /etc/profile

8、执行命令校验ruby是否安装成功，安装配置成功会输出ruby版本信息

ruby -v

9、进入/usr/local/ruby-2.5.7/ext/zlib/目录下

cd /usr/local/ruby-2.5.7/ext/zlib/

(备注：/usr/local/ruby-2.5.7这个目录是ruby安装包后解压的目录)

10、执行命令:ruby extconf.rb --with-zlib-include=/usr/local/zlib/include/ --with-zlib-lib=/usr/local/zlib/lib

（备注:/usr/local/zlib是zlib安装目录，命令执行后会生成Makefile文件）

11、打开Makefile文件，找到下面一行(在文件倒数第3行)把路径修改一下

把zlib.o: $(top_srcdir)/include/ruby.h 改zlib.o: ../../include/ruby.h

12、make && make install

13、进入 /usr/local/ruby-2.5.7/ext/openssl/目录下

cd /usr/local/ruby-2.5.7/ext/openssl/

14、执行命令:

ruby extconf.rb --with-openssl-include=/usr/local/openssl/include/ --with-openssl-lib=/usr/local/openssl/lib

（备注:/usr/local/openssl是openssl的安装目录，命令执行后会生成Makefile文件）

15、打开Makefile文件，在topdir = /usr/local/ruby/include/ruby-xxx后面新增一行 top_srcdir = /usr/local/ruby-2.5.7

（备注/usr/local/ruby-2.5.7是ruby解压的目录）

16、make && make install

3.1.5 安装redis-4.1.3.gem

安装集群环境时需要使用到ruby的接口，这个redis-4.1.3.gem提供了这个接口

1、上传redis-4.1.3.gem到/usr/local/目录下

2、执行命令 gem install redis-4.1.3.gem

成功安装如图所示

3.2 安装单机Redis

1、创建/usr/local/redis目录，上传redis-4.0.14.tar.gz至/usr/local/redis目录

2、cd /usr/local/redis

3、解压 tar -xzvf redis-4.0.14.tar.gz

4、cd redis-4.0.14/

5、make && make install

看到如下信息，redis安装成功了

进入安装目录 cd /usr/local/redis/redis-4.0.14

6、修改配置文件redis.conf

bind 127.0.0.1 改为bind 0.0.0.0 【说明:表示所有ip都可以连接这个redis】

daemonize no 改为 daemonize yes 【说明：启动守护进程】

protected-mode yes 改为 protected-mode no 【说明：取消保护模式，如果启用保护模式需要设置密码】

logfile "" 改为 logfile "redis日志存储文件路径" 【说明：指定日志存储路径】

7、启动redis的命令

进入redis安装目录/usr/local/redis/redis-4.0.14，执行如下命令启动redis

redis-server redis.conf

启动后执行如下命令连接redis

redis-cli -p 6379 -h 192.169.1.86

(备注：6379是redis默认端口 192.169.1.86是redis所在服务器ip)

并执行命令set 1 1存入值至redis中测试一下

3.3 部署集群环境

集群模式相当于将数据槽分片。每个节点分一段数据片。这样的话，当一个节点宕机后，这个节点没有备份的话，此段分片将不再可以使用。所以，官方推荐，集群内的每个节点都应该配备一个从节点，作为冷备。

官网推荐的模式，是三主三从的集群部署方式，这里以配置三主三从为例.

需要配置的节点信息

节点名称	端口号	是主是从	所属主节点
Redis7001	7001	主
Redis7002	7002	主
Redis7003	7003	主
Redis7004	7004	从	Redis7004
Redis7005	7005	从	Redis7001
Redis7006	7006	从	Redis7002

1、进入/usr/local/redis/目录

cd /usr/local/redis

2、执行mkdir redis700{1,2,3,4,5,6} 创建文件夹redis7001、redis7002、redis7003、redis7004、redis7005、redis7006

3、将/usr/local/bin/ 目录下的redis-cli和redis-server复制到redis7001、...redis7006目录下

1、在redis7001目录下创建redis.conf文件

vim redis.conf

文件内容

#端口号(6个对应各自的端口号)

port 7001

appendonly yes

#启动集群

cluster-enabled yes

#yes 启用守护进程

daemonize yes

#关联集群配置文件

cluster-config-file "nodes.conf"

#设置超时

cluster-node-timeout 5000

#日志信息

logfile "redis7001.log"

#指定访问地址

bind 0.0.0.0

tcp-keepalive 300

redis7002目录下创建redis.conf文件

文件内容为

port 7002

appendonly yes

cluster-enabled yes

daemonize yes

cluster-config-file "nodes.conf"

cluster-node-timeout 5000

logfile "redis7002.log"

bind 0.0.0.0

tcp-keepalive 300

依次类推，redis7003至redis7006目录下都创建redis.conf文件

每个目录下(redis7001至redis7006)都应该有这三个文件

分别将这6个服务启动起来，启动命令:redis-server redis.conf

一个一个启动有点麻烦，在/usr/local/redis/目录下创建一下sh脚本来启动redis实例

vim startall.sh

cd redis7001

./redis-server redis.conf

cd ..

cd redis7002

./redis-server redis.conf

cd ..

cd redis7003

./redis-server redis.conf

cd ..

cd redis7004

./redis-server redis.conf

cd ..

cd redis7005

./redis-server redis.conf

cd ..

cd redis7006

./redis-server redis.conf

赋予 startall.sh脚本可执行权限

chmod 777 startall.sh

执行 startall.sh脚本

./startall.sh

执行ps -ef|grep redis情况查看redis运行情况，启动成功如图所示

创建集群，将这几个节点加入集群。首先进入redis-trib.rb所在目录

进入/usr/local/redis/redis-4.0.14/src/目录

cd /usr/local/redis/redis-4.0.14/src/

执行如下命令:

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.169.1.86:7001 192.169.1.86:7002 192.169.1.86:7003 192.169.1.86:7004 192.169.1.86:7005 192.169.1.86:7006

【备注:192.169.1.86是redis所在服务器ip,注意这个ip不能写127.0.0.1,否则只有本机才能连接】

输入yes 回车 ，redis-trib.rb 开始执行 节点握手 和 槽分配 操作，如图所示加入集群成功

说明:M表示是主节点，S表示是从节点】

执行 集群检查，检查各个 redis 节点占用的 哈希槽（slot）的个数以及 slot 覆盖率。16384 个槽位中，主节点Redis7001、主节点Redis7002 和，主节点Redis7003 分别占用了 5461、5462 和 5461 个槽位。

连接集群测试

连接命令:redis-cli -p 其中一个节点的端口 -h 其中一个节点的ip -c

[备注：一定要有-c , -c表示以集群方式连接，没有-c就是单点连接了]

并往redis存一个值进行测试:set a a ,如下图表示成功

3.3 集群环境中每个节点加入密码

加入密码有两种方式：

u 方法一：修改所有Redis集群中的redis.conf配置文件

masterauth 123456 //设置master密码，是为了Salve能够连接上Master

requirepass 123456 //设置Redis访问请求密码

u 方法二：进入各个Redis集群中的实时配置

./redis-cli -c -p 7001 //分别进入各个Redis片机进行各自设置

config set masterauth 123456 

config set requirepass 123456 

config rewrite 

注意：各个节点密码都必须一致，否则Redirected就会失败。推荐使用第一种方式。

先关闭所有的redis服务，使用命令 redis-cli -p 7001 shutdown依次将redis实例关闭。经过上面的步骤其实已经生成了相应的节点信息文件（nodes.conf）和数据信息文件（appendonly.aof，dump.rdb）。将所有redis7001 到redis7006的文件夹下的这三个文件都删除，然后修改redis.conf添加密码如图所示

然后找到client.rb文件（可以使用 find / -name “client.rb”命令）然后修改password，如图

然后使用脚本启动所有的集群节点。

再次运行命令 ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.169.1.21:7001 192.169.1.21:7002 192.169.1.21:7003 192.169.1.21:7004 192.169.1.21:7005 192.169.1.21:7006 创建集群。

测试集群

使用命令 redis-cli -c -p 7001 设置一个set name song，会提示需要认证 输入auth “123456”即可 ，然后再次set name song 会redirected 到7002，也需要密码 ，当然可以直接再次使用 auth “123456”,这样显得有些繁琐，可以直接使用命令，redis-cli -c -p 7001 -a 123456连接（-a 相当于是输入密码验证），这样就可以直接跳转。如图

加入密码后的关闭redis实例的脚本也要相应的修改一下，加入-a 123456 的参数 修改后内容如下：