redis的cluster集群工作模式（rediscluster集群）

Cluster模式实现了Redis的分布式存储，即每台节点存储不同的内容，来解决在线扩容的问题；

Cluster采用无中心结构,它的特点如下：

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,不需要中间代理层.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

1. 在Redis的每个节点上，都有一个插槽（slot），取值范围为0-16383
2. 当我们存取key的时候，Redis会根据CRC16的算法得出一个结果，然后把结果对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，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作
3. 为了保证高可用，Cluster模式也引入主从复制模式，一个主节点对应一个或者多个从节点，当主节点宕机的时候，就会启用从节点
4. 当其它主节点ping一个主节点A时，如果半数以上的主节点与A通信超时，那么认为主节点A宕机了。如果主节点A和它的从节点都宕机了，那么该集群就无法再提供服务了

Cluster模式集群节点最小配置6个节点(3主3从，因为需要半数以上)，其中主节点提供读写操作，从节点作为备用节点，不提供请求，只作为故障转移使用

优点：

1. 无中心架构，数据按照slot分布在多个节点。
2. 集群中的每个节点都是平等的关系，每个节点都保存各自的数据和整个集群的状态。每个节点都和其他所有节点连接，而且这些连接保持活跃，这样就保证了我们只需要连接集群中的任意一个节点，就可以获取到其他节点的数据。
3. 可线性扩展到1000多个节点，节点可动态添加或删除
4. 能够实现自动故障转移，节点之间通过gossip协议交换状态信息，用投票机制完成slave到master的角色转换

缺点：

1. 客户端实现复杂，驱动要求实现Smart Client，缓存slots mapping信息并及时更新，提高了开发难度。目前仅JedisCluster相对成熟，异常处理还不完善，比如常见的“max redirect exception”
2. 节点会因为某些原因发生阻塞（阻塞时间大于 cluster-node-timeout）被判断下线，这种failover是没有必要的
3. 数据通过异步复制，不保证数据的强一致性
4. slave充当“冷备”，不能缓解读压力
5. 批量操作限制，目前只支持具有相同slot值的key执行批量操作，对mset、mget、sunion等操作支持不友好
6. key事务操作支持有线，只支持多key在同一节点的事务操作，多key分布不同节点时无法使用事务功能
7. 不支持多数据库空间，单机redis可以支持16个db，集群模式下只能使用一个，即db 0

Redis Cluster模式不建议使用pipeline和multi-keys操作，减少max redirect产生的场景。

• 主从复制模式能实现读写分离，但是不能自动故障转移；
• 哨兵模式基于主从复制模式，能实现自动故障转移，达到高可用，但与主从复制模式一样，不能在线扩容，容量受限于单机的配置；
• cluster模式通过无中心化架构，实现分布式存储，可进行线性扩展，也能高可用，但对于像批量操作、事务操作等的支持性不够好

安装好 redis后，修改配置文件，主要参数：

port 7100 # 本示例6个节点端口分别为7100,7200,7300,7400,7500,7600 daemonize yes # 后台运行 pidfile /var/run/redis_7100.pid # pidfile文件对应7100,7200,7300,7400,7500,7600 cluster-enabled yes # 开启集群模式 masterauth passw0rd # 如果设置了密码，需要指定master密码 logfile "/usr/local/redis/logs/redis_7100.log" cluster-config-file nodes_7100.conf # 集群的配置文件，同样对应7100,7200等六个节点 cluster-node-timeout 15000 # 集群间请求超时的时间，默认15秒，可自行设置 #如果使用 aof 持久化 appendonly yes appendfilename "appendonly_7100.aof"

创建必要文件夹：

mkdir logs data pid

分别启动redis：

redis-server redis_7100.conf redis-server redis_7200.conf ...

二、创建集群然后通过命令将这个6个实例组成一个3主节点3从节点的集群，

redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 127.0.0.1:7100 127.0.0.1:7200 127.0.0.1:7300 127.0.0.1:7400 127.0.0.1:7500 127.0.0.1:7600 -a passw0rdb # --cluster-replicas 1 表示希望为集群中的每个主节点创建一个从节点

执行过程截图：

可以看到 7100， 7200， 7300 作为3个主节点，分配的slot分别为 0-5460， 5461-10922， 10923-16383， 7600作为7100的slave， 7500作为7300的slave，7400作为7200的slave。我们连接7100设置一个值

[root@dev-server-1 cluster]# redis-cli -p 7100 -c -a passw0rd Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe. 127.0.0.1:7100> set site blog.jboost.cn -> Redirected to slot [9421] located at 127.0.0.1:7200 OK 127.0.0.1:7200> get site "blog.jboost.cn" 127.0.0.1:7200>

注意添加 -c 参数表示以集群模式，否则报 (error) MOVED 9421 127.0.0.1:7200 错误， 以 -a 参数指定密码，否则报(error) NOAUTH Authentication required错误。

从上面命令看到key为site算出的slot为9421，落在7200节点上，所以有Redirected to slot [9421] located at 127.0.0.1:7200，集群会自动进行跳转。因此客户端可以连接任何一个节点来进行数据的存取。

通过cluster nodes可查看集群的节点信息；

172.19.195.223:7300> CLUSTER NODES 3a4243032dbd56970e6797fea793f2c77f687b85 172.19.195.220:7100@17100 master - 0 1606180586372 1 connected 0-5460 6c77f772e707ab9e34c178c52c1704f6633587ac 172.19.195.220:7200@17200 slave fd70436e344c6a9b02cb506b446eb7bb7aab3540 0 1606180587375 3 connected 59a9dbad8893c629e5475a89ad57632e4e49d843 172.19.195.223:7400@17400 slave 2079eba7cf5d7820146d2179ee8395bce912ecf9 0 1606180584370 5 connected 2079eba7cf5d7820146d2179ee8395bce912ecf9 172.19.195.222:7500@17500 master - 0 1606180585372 5 connected 10923-16383 fd70436e344c6a9b02cb506b446eb7bb7aab3540 172.19.195.223:7300@17300 myself,master - 0 1606180586000 3 connected 5461-10922 c9d61f8c0acbdead01dcf6f6a002357f7d3c598c 172.19.195.222:7600@17600 slave 3a4243032dbd56970e6797fea793f2c77f687b85 0 1606180586000 6 connected 172.19.195.223:7300>

我们将7200通过 kill -9 pid杀死进程来验证集群的高可用，重新进入集群执行cluster nodes可以看到7200 fail了，但是7400成了master，重新启动7200，可以看到此时7200已经变成了slave。