本文使用Docker部署实现于同一台服务器，Redis 版本 5.0.3

单机存在的问题

• 机器故障：导致Redis失效
• 容量瓶颈：容量不能水平扩展
• OPS（ operation per second 每秒处理指令数）：一台机器的网络带宽是有限的，如果有多台机器，可以有效解决QOS

Redis Cluster

Redis 集群是一个可以在多个 Redis 节点之间进行数据共享的设施installation。
Redis 集群通过分区partition来提供一定程度的可用性availability： 即使集群中有一部分节点失效或者无法进行通讯， 集群也可以继续处理命令请求。
Redis集群提供了以下好处：

• 将数据自动切分 split 到多个节点的能力
• 当集群中的一部分节点失效或者无法进行通讯时， 仍然可以继续处理命令请求的能力

Redis 集群特点：

• 一个master可以有多个slave
• 一个slave只能有一个master
• 数据流向是单向的，master到slave

Redis 集群分区

参考：浅谈Redis Cluster

Redis 集群方案

哨兵模式：

  在redis3.0以前的版本要实现集群一般是借助哨兵sentinel工具来监控master节点的状态，如果master节点异常，则会做主从切换，将某一台slave作为master，哨兵的配置略微复杂，并且性能和高可用性等各方面表现一般，特别是在主从切换的瞬间存在访问瞬断的情况，而且哨兵模式只有一个主节点对外提供服务，没法支持很高的并发，且单个主节点内存也不宜设置得过大，否则会导致持久化文件过大，影响数据恢复或主从同步的效率。

高可用集群模式（推荐）：

  redis集群是一个由多个主从节点群组成的分布式服务器群，它具有复制、高可用和分片特性。Redis集群不需要sentinel哨兵也能完成节点移除和故障转移的功能。需要将每个节点设置成集群模式，这种集群模式没有中心节点，可水平扩展，据官方文档称可以线性扩展到上万个节点(官方推荐不超过1000个节点)。redis集群的性能和高可用性均优于之前版本的哨兵模式，且集群配置非常简单。

Redis 高可用集群快速搭建

  redis 集群需要至少三个节点（因为领导者选举需要至少一半加1个节点，奇数个节点可以在满足该条件的基础上节省一个节点），这里我们搭建三个主节点，每个主节点下面在提供一个从节点，共6个 redis 节点（三主三从）。
tip：这里我们使用 docker 搭建在同一台服务器上，实际使用时肯定是不同的服务器，不然没有意义（Redis 版本 5.0.3）。

单机搭建测试

（为了测试是否可以使用Docker 来 搭建 Redis，可以跳过）
由 docker 仓库中拉取相应的 Redis 镜像

docker pull redis:5.0.3

创建文件夹
/usr/local/redis/conf
/usr/local/redis/data
conf 存放配置文件目录，data 存放映射数据目录

修改 redis 配置文件，设置密码(获取的linux下安装后的配置文件)。

requirepass 123456

编写 docker-compose-redis.yaml [数据映射、配置文件映射] 启动镜像:

version: "3.4"
services:
  redis:
    image: redis:5.0.3
    container_name: redis5-m1
    command: redis-server /etc/redis/redis.conf
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - ./data:/data
      - ./conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf

docker-compose 命令启动

docker-compose -f docker-compose-redis.yaml up -d

启动后，测试是否可以正常访问。

集群搭建

1. 创建对应的文件夹
   在 /usr/local/redis-cluster 下创建6个文件夹 6388 6389 6378 6379 6368 6369，每个文件夹下都创建 conf、data 目录。
2. 编辑配置文件

端口、密码、集群密码、节点信息文件配置（按需修改）
（1）绑定端口，port 63xx (对应文件夹名称)
（2）绑定IP，bind 192.168.2.128 or 0.0.0.0
（3）指定数据存放路径，dir /usr/local/redis-cluster/7031
（4）启动集群模式，cluster-enabled yes
（5）指定集群节点配置文件，cluster-config-file nodes-7031.conf
（6）后台启动，daemonize yes
（7）指定集群节点超时时间，cluster-node-timeout 5000
（8）指定持久化方式，appendonly yes # 这是AOF 持久化，按需要选择是否开启

前5项建议修改，63xx 最好指定为文件夹名称，将63xx的redis.conf改完后再拷贝到剩下的5个目录中，然后只要全局替换redis.conf中的 port 为相应的节点即可。
注意，如果是docker运行不要设置后台运行（ daemonize ），否则运行后直接退出，因为没有前台线程。且无需指定数据存放路径，通过文件映射出来即可。

3. 启动这6个容器
   使用 docker-compose 一键启动：
   x-xxx 指定了全局变量，后面对应的 xxx 引用
   需要设置：network_mode: host （参考后面解释）

version: "3.4"

x-image:
  &default-image
  redis:5.0.3
x-restart:
  &default-restart
  always
x-command:
  &default-command
  redis-server /etc/redis/redis.conf      
x-netmode:
  &default-netmode
  host

services:
  redis1:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-m1
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6368/data:/data
      - ./6368/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode
  
  redis2:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-m2
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6378/data:/data
      - ./6378/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode
  
  redis3:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-m3
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6388/data:/data
      - ./6388/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode

  redis4:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-s1
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6369/data:/data
      - ./6369/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode

  redis5:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-s2
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6379/data:/data
      - ./6379/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode   
    
  redis6:
    image: *default-image
    restart: *default-restart
    container_name: redis5-s3
    command: *default-command
    volumes:
      - ./6389/data:/data
      - ./6389/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf
    network_mode: *default-netmode   

启动命令：

docker-compose -f  docker-compose-redis.yaml up -d

查看启动的服务：

4. 用redis-cli创建整个redis集群
(redis5以前的版本集群是依靠ruby脚本redis-trib.rb实现)
可以下载一个redis-cli镜像： goodsmileduck/redis-cli:v5.0.3

docker run --rm -it goodsmileduck/redis-cli:v5.0.3 redis-cli -a 123456 --cluster-replicas 1 --cluster create 192.168.6.181:6369 192.168.6.181:6379 192.168.6.181:6389 192.168.6.181:6368 192.168.6.181:6378 192.168.6.181:6388

# -a 表示连接密码
# --cluster-replicas 1 表示 一主一从
# --cluster create 后面表示需要集群的redis主机和端口

出现的问题1：
  一直显示等待加入 （Waiting for the cluster to join…）
猜测原因：
  redis集群不仅需要开通redis客户端连接的端口，而且需要开通集群总线端口，集群总线端口为redis客户端连接的端口 + 10000。如redis端口为7001，则集群总线端口为17001。
解决方法：
  端口映射 6378:6379, 16378:16379
结果：
  无效
实际原因：
  当前Cluster尚不支持NATted环境，在一般环境中IP地址或者port会重新映射（remapped）。Docker使用了一种称为“port mapping”技术：在Docker容器内运行的程序使用的端口，将以另一个端口的方式暴露出去（Docket的宿主环境）。这可以允许一个Server（物理环境）上允许多个Docker容器，而且每个容器内的程序可以使用相同的端口。为了让Redis Cluster与Docker机制兼容，Docker需要使用“host networking mode”，具体信息请参考Dorcker文档。
真正解决：
  网络模式改成host，docker run 的方式加上–net host，docker-compose方式加上network_mode: host。

出现的问题2：
  提示节点不为空

Node 192.168.6.181:6369 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0

原因：
  该节点下面存在数据，新增的集群下面不能存有数据
解决方法：
1).将需要新增的节点下 aof、rdb 等本地备份文件删除；
2).同时将新Node的集群配置文件删除，即：删除 redis.conf 里面 cluster-config-file 所在的文件；
3).再次添加新节点如果还是报错，则登录新Node，对数据库进行清除

# 登录 redis-cli
./redis-cli–h x –p
# 清空当前数据库
172.168.63.201:7001>  flushdb

5. 连接任意一个客户端，设置数据

# 连接 181:6368 客户端
docker run --rm -it goodsmileduck/redis-cli:v5.0.3 redis-cli -c -h 192.168.6.181 -p 6368 -a 123456

注意原本是 6368，然后变成了 6369 （解释见后文）

RedisDesktopManager 查看：

cluster info 查看集群信息:

cluster nodes 查看节点信息（0-5460,5461-10922,10923-16383 表示各哈希槽区间）：

6. 高可用测试
  我们关闭一个主节点容器，重新调用查询命令，提示一个失去连接，且其对应的从节点被投票选举为新的主节点，之前的主节点被更换为从节点（发现主从地址未改变，因为当客户端试图连接失效的主服务器时, 集群会向客户端返回新主服务器的地址, 使得集群可以使用新主服务器代替失效服务器）

重新启动该节点，再次调用查询命令，发现其已成功连接到了集群中，恢复原样

至此，Redis 集群搭建完毕。

Redis 集群原理

  redis cluster采用无中心结构，节点间使用gossip协议进行通信。每个节点保存数据和所有节点和槽的映射关系。其架构图如下：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. redis-cluster把所有的物理节点映射到 [0-16383] slot上，cluster 负责维护node<->slot<->value

Moved 异常

  从上图可以看出，客户端是采用直连的方式来连接redis客户端。那么redis客户端是如何知道要提交到节点呢？
  实际上，客户端可以将数据提交到任意一个redis cluster节点上，如果存储该数据的槽不在这个节点上，则返回给客户端moved异常，客户端通过moved异常，永久的将请求转移到目标节点，如下图所示。

首先来看下redis cluster的节点信息，执行命令redis-cli cluster nodes:

看到各虚拟槽分配范围 [0-5460]、[5461-10922]、[10923-16383]，接下来演示该异常：

首先 cluster keyslot a，查看以 a 为key 的槽位在 15495上，即 6389 上，然后我们此时在 6368上设置 key - value，发现被重定向到了 6389 上。

参考：

如何用docker部署redis cluster：https://www.cnblogs.com/chenchuxin/p/8404699.html
Redis cluster集群：原理及搭建：https://blog.csdn.net/truelove12358/article/details/79612954
Redis3集群的安装、配置、高可用：https://blog.csdn.net/qq_27384769/article/details/80662597
浅谈Redis Cluster：https://blog.csdn.net/qq2430/article/details/80716313
redis主从复制原理和介绍：https://blog.csdn.net/fst438060684/article/details/80958375
Redis集群 - 配置最简单的Redis主从读写分离：https://blog.csdn.net/seven_2016/article/details/81952246
Redis 5 之后版本的高可用集群搭建：https://blog.csdn.net/qq_34002221/article/details/85011041