本文我將帶領大家如何搭建Redis叢集。首先說一下，為何要搭建Redis叢集。Redis是在記憶體中儲存資料的，而我們的電腦一般記憶體都不大，這也就意味著Redis不適合儲存大資料，適合儲存大資料的是Hadoop生態系統的Hbase或者是MogoDB。Redis更適合處理高併發，一臺裝置的儲存能力是很有限的，但是多臺裝置協同合作，就可以讓記憶體增大很多倍，這就需要用到叢集。

redis-cluster架構圖

我們來看一下redis-cluster架構圖，如下圖所示。可以看到Redis叢集是沒有統一入口的，客戶端連叢集中的哪臺裝置都行，叢集中各個裝置之間都定時進行互動，以便知道節點是否還正常工作。

1. 上圖中的藍圈表示的都是節點，每個節點和節點之間使用PING-PONG機制來相互通訊，內部使用二進位制協議優化傳輸速度和頻寬。
2. 在整個叢集內部，沒有一個代理層，也就是說叢集中沒有哪個節點是入口。也即客戶端要連叢集的話，連叢集中的哪個節點都行，只要連上其中一個，那麼這時你就可以通過這個節點訪問叢集中任意一個節點了。
3. 我們現在叢集中有這麼多節點，節點上面儲存的資料都是一樣的嗎？如果儲存的資料要是一樣的話，那這個叢集其實意義並不太大，頂多也算是一個儲備。Redis的所有資料都是儲存到記憶體中的，記憶體能放的東西其實並不太多，如果資料量很大的話，那麼這時候一臺伺服器就會存不下，你就算加多少個備份機也不能解決該問題。而你要想解決這個儲存容量的問題，那麼需要保證每個節點上面存放的資料不一樣。如果其中一個節點掛了呢？整個叢集中的這些節點資料就不完整了，如果有其中任意一個節點掛了，那麼叢集就掛了，你要想讓它不掛，每一個節點就應有一個備份機，如果主節點掛了，那麼備份機就頂上來。那麼如何判斷一個節點掛了呢？——節點掛了是通過叢集中超過半數的節點投票(投票機制)決定的，如果超過半數的節點認為這個節點它掛了，那麼它就掛了，沒掛也掛。
   說得更細緻一點，Redis叢集是有容錯投票機制的，如下圖所示。淺黃色的那個節點向紅色的那個節點發出ping命令，紅色節點沒有迴應，這時淺黃色節點便認為這個節點可能掛掉了，它會投上一票，不過這時只是疑問，所以淺黃色節點畫了一個”?”，然後淺黃色節點告訴別的節點說這個紅色的節點可能掛掉了，第二個節點去嘗試和這個紅色節點聯絡，發現也ping不同，於是第二個節點也認為這個紅色節點掛掉了，第二個節點也投上一票，接著第三個節點去和紅色節點聯絡，也聯絡不上，於是也投上一票，這樣便三票了。Redis的容錯投票機制是叢集中過半數的節點認為某個節點掛了，那麼就認定這個節點掛了。這時要看這個紅色節點還有沒有備用節點，如果沒有備用節點了，那麼整個叢集將停止對外提供服務，如果有備份節點，那麼會將備份節點扶正，繼續對外提供服務。
   
4. 我們要把資料分散儲存到不同的節點，這時我們如何確定我的這個資料儲存到哪個節點上呢？這個時候Redis叢集引入另外一個概念，就是槽這個概念，槽的數量是固定的，一共16384個槽。我們先把這個槽分配到不同節點上，每個節點分配一定數量的槽，反正加起來一共16384個槽。當我們要往裡面儲存某個key的時候，先計算一下這個key它應該在哪個槽上，計算完了之後，這個槽分配到哪個伺服器上，我們是知道的。所以，我們就找到對應的伺服器，然後把key存到該伺服器上就可以了。
   Redis叢集內建了16384個雜湊槽，當需要在Redis叢集中放置一個key-value時，Redis先對key使用crc16演算法算出一個結果，然後把結果對16384求餘數，這樣每個key都會對應一個編號在0-16383之間的雜湊槽，redis會根據節點數量大致均等的將雜湊對映到不同的節點。我們以下圖為例，我們把這16384個雜湊槽分配到三個Server上，假如Server1上卡槽是0-5000，Server2上卡槽是5001-10000，Server3上卡槽是10001-16383。假如我們要儲存字串”Hello”，而”Hello”經過crc16演算法再對16384求餘後是500，很顯然應該存到Server1上，假如要儲存的字串”Hello2”經過crc16演算法再對16384求餘後是11500，那麼很顯然應該存到Server3上，同理，”Hello3”、”Hello1”被分別存到Server2和Server1上了。也就是說每個Server其實儲存的內容是不一樣的，這也就是為何某個節點掛掉後如果沒有備用節點的話，整個叢集都會掛掉，因為資料不全了啊。另外，關於每個伺服器上卡槽的分佈數量可以根據伺服器的效能來定，效能好的可以多分配些卡槽,這樣在它上面儲存的內容也就多了。
   

Redis叢集的搭建

下面我們來搭建Redis叢集，由於叢集的容錯機制是超過半數的節點認為某節點掛掉就確認掛掉，因此我們搭建的叢集最好是奇數臺（>=3）。又由於為了高可用性，每個節點需要有備份節點，因此我們搭建一個Redis叢集至少要有6臺虛擬機器。這樣的話，我們需要6臺虛擬機器，我們的本機又確實跑不了6臺虛擬機器，但我們還想搭建Redis叢集，那怎麼辦呢？其實很簡單，只能搭建偽分散式叢集了，可想而知並不是真正的叢集。具體做法是可以使用一臺虛擬機器執行6個Redis例項，每個Redis例項需要執行在不同的埠，這裡我假設為7001-7006這6個埠。

在一臺虛擬機器上建立6個Redis例項

我相信大家都知道了如何在一臺虛擬機器上建立一個Redis例項，如果讀者還不會，可以通過我的這篇文章進行學習。
首先我們在/usr/local目錄下建立一個redis-cluster目錄，如下圖所示。

接著我們將redis/bin目錄複製到redis-cluster/redis01目錄下，如果redis-cluster目錄下沒有redis01這個目錄的，則建立該目錄，如下圖所示。

緊接著我們進入redis-cluster/redis01目錄中，並使用ll命令檢視一下該目錄。

可以發現Redis例項裡面有一些持久化檔案，所以我們要把這些持久化檔案刪掉，否則，這個節點中有資料的話，叢集是搭不起來的。

接下來，我們通過redis.conf配置檔案來修改redis01例項的執行埠號，將其埠號置為7001，還要記得將redis.conf配置檔案中的cluster-enabled設定為yes喲！

redis01例項的配置檔案修改之後，我們只須在redis-cluster目錄下複製5個這樣的Redis例項就可以了，如下圖所示。

現在我們有6個Redis例項了，需要把每個Redis例項執行在不同的埠上。redis01這個例項的埠號已經被改為7001了，接下來就是修改其他5個Redis例項的執行埠號了。具體做法是將redis02例項的埠號置為7002，redis03例項的埠號置為7003，redis04例項的埠號置為7004，redis05例項的埠號置為7005，redis06例項的埠號置為7006。

啟動每個Redis例項

我們在一臺虛擬機器上建立好6個Redis例項之後，就需要把每個Redis例項啟動起來。如果想啟動每個Redis例項的話，不必每個例項一個個啟動，這樣太麻煩了，我們可以寫個批處理程式來把它們一下子啟動起來。在redis-cluster目錄下使用vim start-all.sh命令來建立一個批處理檔案，檔案內容為：

cd redis01
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis02
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis03
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis04
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis05
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis06
./redis-server redis.conf
cd ..

儲存完該檔案之後，使用ll命令檢視一下redis-cluster目錄，可以發現start-all.sh檔案，如下圖所示。

但是這個批處理程式是不能執行的，所以你使用chmod u+x start-all.sh命令需要改一下它的許可權，這樣我們就可以使用./start-all.sh命令來啟動每個Redis例項了。

如何知道每個Redis例項啟動起來了呢？可使用ps aux|grep redis命令來檢視每一個Redis例項的啟動程序，如下圖所示。

安裝ruby環境

我們是使用ruby指令碼來搭建叢集的，所以需要安裝ruby的執行環境。具體做法是在聯網的情況下輸入yum install ruby命令來安裝ruby的執行環境，如下圖所示。

安裝完ruby之後，我們還需要安裝rubygems（也就是ruby第三方包管理工具），使用命令yum install rubygems，如下圖所示。

安裝完ruby和rubygems之後，我們需要安裝ruby指令碼執行所需要的一個包redis-3.0.0.gem，下面是我所下載的redis-3.0.0.gem包。

大家下載完後要上傳到虛擬機器上，怎樣知道我們真的上傳上去了呢？在當前使用者主目錄(即root)下使用ll命令檢視一下該目錄即可。

下面來安裝這個第三方包，輸入gem install redis-3.0.0.gem命令然後回車，如下圖所示。

使用ruby指令碼搭建叢集

上面做了那麼多準備其實是為一個指令碼檔案（redis-trib.rb）服務的，這個指令碼檔案的位置在/root/redis-3.0.0/src目錄下，如下圖所示。

為方便管理，我們把這個指令碼檔案複製到/usr/local/redis-cluster目錄下，然後進入到該目錄中，使用ll命令檢視一下該目錄是否有redis-trib.rb指令碼檔案，如下圖所示。

下面正式開始搭建叢集，我們使用如下命令來搭建叢集。

./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.25.128:7001 192.168.25.128:7002 192.168.25.128:7003 192.168.25.128:7004 192.168.25.128:7005  192.168.25.128:7006

命令中–replicas是指定每個節點備份的節點的數量，我們現在是每個節點備份一個，因此輸入1。

從上圖可以看到從主節點是隨機組成的，主節點是192.168.25.128:7001、192.168.25.128:7002、192.168.25.128:7003這三臺裝置，192.168.25.128:7004、192.168.25.128:7005、192.168.25.128:7006這三臺是備用節點。Adding replica 192.168.25.128:7004 to 192.168.25.128:7001的意思是192.168.25.128:7004作為192.168.25.128:7001的從節點，同理，192.168.25.128:7005作為了192.168.25.128:7002的從節點，192.168.25.128:7006作為了192.168.25.128:7003的從節點。這樣我們的叢集便搭建完了。