之前我们所学习的都是 Redis 的单机版，我们知道 Redis 之所以读取速度快是因为它是存储在内存中的。内存的容量是有限的，单台 Redis 会碰到性能瓶颈，这就需要使用 Redis集群（Redis-cluster）。
一、集群原理
1.1 集群架构
如上图所示，每一个蓝色圆圈就是一个 Redis 节点，这些节点组成了一个 Redis集群（Redis-cluster）。节点之间使用 Ping——Pong 机制进行互联，其内部用二进制协议优化传输速度和带宽。
Redis客户端和节点直接连接即可，无需中间件，一台客户端连接一个节点即可，Client 访问时直接访问任意一个Redis节点即可。
1.2 负载均衡
当我们搭建了集群后，其是如何实现负载均衡的呢？
Redis 集群中内置了 16384 个哈希槽（slot），它会把所有的物理节点都映射到**[0,16383]**的slot上。
当我们需要在Redis集群中放置了个 key-value 时，Redis 先对 key 使用 crc16 算法得出一个结果，然后将结果对16384取余，这样每一个 key 都会对应一个编号在0 ~16383的 哈希槽。
Redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点。例如我们有三个节点，其每个节点哈希槽范围为：0 ~ 5000，5001 ~ 10000，10001~ 16383。
当我们存储一个名为 Hello1 的 key 时，其通过 crc16 算法计算出的结果为1500，Redis 集群就会将这个 key 放在对应1500的哈希槽中，又因为哈希槽0~ 5000被映射到了 Server1，则 Hello1 就被放置在了 Server1。
1.3 容错机制
通过上面的负载均衡的原理，知道其实每一台 Redis 客户端保存的内容都是不一样的，那么当Redis集群中任意一个节点挂掉（连接失败）时，整个集群就挂了。
为了实现 Redis 的高可用，需要为每一个节点添加备用机，即主备机制。
一般集群都有集群管理工具，但是 Redis 集群没有，它是通过投票机制来实现的。
以下图为例简单说一下投票机制：
- 当黄色节点发现无法 ping 通红色节点，它就觉得红色节点可能挂掉了，于是它会发起投票。
- 其他节点会尝试去 ping 红色节点，只要有超过半数的节点无法 ping 通红色节点，就判定红色节点挂掉（即使它实际上可能并没有挂掉）。
- 当红色节点被判定挂掉后，会启动该节点的备用机。如果该节点不存在备用机，或备用机也挂掉，那么整个Redis集群就挂掉了。
二、搭建集群
Redis 集群为了实现容错机制，最少需要三个节点（一个出错，另外两个投票），又因为每个节点至少要有一台备份机，因此一个最简单的 Redis 集群需要6个 Redis 客户端。
这里只是演示一下，使用伪集群，即6台 Redis 搭建在一台 Linux 上，仅使用端口号进行区分，设端口号范围为7001 ~ 7006。
2.1 准备原始 Redis
注：《Redis 初探（1）——Redis 的安装》这篇文章中源码和安装后的文件是在同一文件夹下，本篇文章不使用这种方法。
准备一个 Redis 安装包，将源码解压到当前文件夹：
1 | wxs@ubuntu:~$ ls |
进入解压后文件夹，执行 make 编译：
1 | wxs@ubuntu:~$ cd redis-4.0.8/ |
注：所有源码安装需要自行编译的都需要 gcc、g++ 等相关软件支持
将其安装到/usr/local/redis目录下：
1 | wxs@ubuntu:~/redis-4.0.8$ sudo make install PREFIX=/usr/local/redis |
该目录下只有一个 bin 目录，存放 redis 的可执行文件，我们从源码包中拷贝一份 redis 配置文件过来：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis$ ls |
编辑该配置文件：
（1）修改 bind 端口号为 0.0.0.0，使其支持远程访问。
（2）开启后端模式。
（3）设置日志文件位置
（4）开启 AOF 持久化
2.2 准备 Redis 集群客户端
注意：用来做集群的客户端必须是干净的客户端，像备份文件 dump.rdb、appendonly.aof 等应当先删除掉，避免不必要的错误。
在 /usr/local 中创建 redis-cluster 文件夹，拷贝六份原始 Redis：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ sudo cp -r ../redis redis01 |
以 redis01 为例，编辑其 redis.conf 文件：
（1）修改端口号为 7001
（2）修改 pidfile
（3）开启集群开关
依次修改其他客户端，端口号范围从7001 ~ 7006。
编写一个启动这些客户端的批处理 startup.sh：
1 | cd redis01/bin |
执行脚本，启动成功：
编写一个关闭这些客户端的批处理 shutdown.sh：
1 | cd redis01/bin |
执行脚本，关闭成功：
目录结构如下：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ ls |
2.3 搭建集群
从 redis 源码的 src 目录中拷贝 redis-trib.rb 过来：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ sudo cp ~/redis-4.0.8/src/redis-trib.rb . |
因为这是一个 shell 文件，需要安装 shell 和 shell 包管理器：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ sudo apt-get install shell shellgems |
安装 shell 关于 Redis 的库,可以执行 gem install redis 或者前往官网下载安装包后安装。
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ sudo gem install redis |
执行 redis-trib.rb 时需要附带参数，格式如下：
先启动所有客户端，然后执行脚本：
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ ./startup.sh |
创建成功：
最后说两句：
- 如果你不是伪集群，真的在服务器上搭建了集群，即
真集群，那么只需要在任意一台上执行redis-trib.rb即可。 - 在真集群的情况下，除了在配置文件中要
bind 0.0.0.0以外，还要注意关闭防火墙，不然无法搭建。 - 如果关闭所有 redis 客户端后，想要重新开启集群，在客户端都启动后，进入任意客户端执行
cluster nodes即可。 - 如果想要重新生成集群，需要删除每个 Redis 中生成的持久化文件。
三、使用 redis-cli 连接集群
使用任意一个 redis-cli（以redis01的为例），使用 -h 指定ip地址（默认连接127.0.0.1），使用 -p 参数指定端口号（默认连接原始的端口为6379的 redis），使用 -c 参数指定是集群（不加会导致无法将 key 放入对应的客户端中）。
1 | wxs@ubuntu:/usr/local/redis-cluster$ ./redis01/bin/redis-cli -h 192.168.30.155 -p 7001 -c |
当我在7001中添加了一个 name jitwxs 后，它计算出 key 的哈希槽为5798，这个范围在7002中，因此这个 key 被移动到了7002中，并且当前连接重定向到了7002。
1 | 192.168.30.155:7002> keys * |
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