Redis分布式集群

1.Redis分布式缓存的实现模式

Redis一开始并不支持分布式的，从Redis3.0后才开始支持Redis分布式缓存。可以从三种不同的方式来搭建Redis分布式缓存系统。
1）客户端分片
这种方案将分片工作放在业务程序端，程序代码根据预先设置的路由规则，直接对多个Redis实例进行分布式访问。它的好处是实现方法和代码都自己可控，可随时调整，不足之处是这实际上是一种静态分片技术。Redis实例的增减，都得手工调整分片程序。
2）代理分片
这种方案，将分片工作交给专门的代理程序来做。代理程序接收到来自业务程序的数据请求，根据路由规则，将这些请求分发给正确的Redis实例并返回给   业务程序。这种机制下，一般会选用第三方代理程序（而不是自己研发），因为后端有多个Redis实例，所以这类程序又称为分布式中间件。目前有一些框架专门来做代理分片的，如国内的Codis。
3）Redis Cluster（Redis 3.0 以上的版本才支持）
在这种机制下，没有中心节点（和代理模式的重要不同之处）。   Redis Cluster将所有Key映射到16384个Slot中，集群中每个Redis实例负责一部分，业务程序通过集成的Redis Cluster客户端进行操作。客户端可以向任一实例发出请求，如果所需数据不在该实例中，则该实例引导客户端自动去对应实例读写数据。

2.Redis分布式缓存基础

1.TCP Ports
每个Redis节点使用两个端口，一个提供对外服务端口，默认6379，另一个用于集群间同步数据通知，端口号是在对外服务端口上加10000，即默认为16379. 每一个节点都需要知道其他节点的情况，这里就包括其他节点负责处理哪些键值对。这也就是客户端向任一实例发出请求，如果所需数据不在该实例中，则该实例引导客户端自动去对应实例读写数据。
2.数据分片（Sharding）
所有key 分布在16384个hash slot上，数据分组及迁移都是以hash slot为单位。使用CRC16算法计算一个key应该落在哪个hash slot上。
Redis集群采用的是hash slot分片来完成的。例如：
       Node A contains hash slots from 0 to 5500.
       Node B contains hash slots from 5501 to 11000.
       Node C contains hash slots from 11001 to 16384.
3.主从模式（Master-Salve）
Redis cluster的拓扑结构，由3个以上Master节点形成数据分片集群，覆盖所有16384个hash slots, 数据只能在Master节点间以slot为单位迁移。
每个Master可以有多个replica节点（即slave）, 以防灾备，当master宕机时，集群会通过选举晋升这个master的一个slave节点变为master, 继续提供服务。master宕机可能会丢失写的数据。因为master在接收请求处理完后会立即返回客户端，master如果在同步到slave之前就down了，就会lose write.（机制决定，不可避免）。
4.Redis Cluster失效
在下面的两种情况下，Redis Cluster就失败，即不对外提供服务了。
1）如果集群任意master挂掉,且当前master没有slave.集群进入fail状态,也可以理解成进群的slot映射[0-16383]不完成时进入fail状态。
2）如果进群超过半数以上master挂掉，无论是否有slave集群进入fail状态。
5.Redis Cluster 数据迁移
   Redis支持在线进行数据迁移。Redis默认的slave节点是不支持写操作的，我们需要修改它的配置
#slave-read-only yes
slave-read-only no
创建一个新的Redis的实例，执行命令salveof redis节点IP地址，即开始进行数据同步了。通过查询命令info来查询同步是否完成，完成之后，就可以将其提升为Master节点了。
6.客户端框架
从官方网站上看，Redis目前有很多客户端框架，在Java中，目前用得比较多的是Spring Data Redis和Jedis。

3.安装步骤

1）安装依赖包
yum -y install gcc openssl-devel libyaml-devel libffi-devel readline-devel zlib-devel gdbm-devel ncurses-devel gcc-c++ automake autoconf

上面的包必须在之前就安装好，否则安装ruby，rubygem时就会报错（即安装ruby，rubygem时依赖上面的包）。

下载ruby, rubygem的源码包并安装它们。
tar -xvzf ruby-2.2.1.tar.gz 
cd ruby-2.2.1 
./configure -prefix=/usr/local/ruby   
make 
make install   
cp ruby /usr/local/bin

tar -xvzf rubygems-2.4.6.tgz 
cd rubygems-2.4.6 
ruby setup.rb 
cp bin/gem /usr/local/bin  

下载redis-3.2.1.gem（这个是用于创建redis集群时用到），然后执行下面的命令：
gem install -l ./redis-3.2.1.gem （在官网上打不开链接，可以到百度上去搜索下载的地方）

至此，所有的基础环境就安装好，下面就是安装Redis源码包了。

2）安装Redis-3.0.4

下载redis的源码包: wget http://download.redis.io/releases/redis-3.0.4.tar.gz 
解压源码包： tar xzvf redis-3.0.4.tar.gz
编译: make
安装：make install (root权限下安装)

安装完后，对redis.conf进行配置（redis.conf就是在解压redis包下可以找到）
按照官网的示例来配置（http://www.redis.io/topics/cluster-tutorial）

port 7000  //每个Redis实例的商品必须是唯一的
cluster-enabled yes //支持集群
cluster-config-file nodes.conf //nodes.conf这个文件不用我们去编辑
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes

3）创建多个Redis实例

上面的步骤只是创建了一个Redis实例，我们需要创建Redis多个实例，即是集群。
#这里仅在一个VM中建立多个实例。
mkdir cluster-test
cd cluster-test
mkdir 7000 7001 7002 7003 7004 7005

上面安装的目录是在7000下，后面的工作就是将7000目录下的redis实例复制到7001,7002,7003,7004,7005目录下。唯一要改的就是redis.conf中的port，分别改成7001,7002,7003,7004,7005。

进入到7000~7005目录下，启动Redis实例：redis-server ./redis.conf
通过查看redis实例进程，可以发现它们都启动了。


现在真正来创建Redis集群了，通过下面的的命令来完成：
./redis-trib.rb  create --replicas 1 172.30.2.74:7000 172.30.2.74:7001 172.30.2.74:7002 172.30.2.74:7003 172.30.2.74:7004 172.30.2.74:7005

其中：--replicas 1 表示每个实例都有一个Salve节点，在这里，是3个Master节点，3个Salve节点。


Redis分布式集群创建好了，下面进行测试。这里通过redis-cli 客户端命令进行测试。
可以连接任何一个Redis节点，如果想存放一个数据，如果此时它存储的地方并不是当前节点上，它会自动引导到对应的redis节点上存储，此时会发送一个重定向的命令。