Ubuntu 上搭建 Redis 3 节点集群（6 实例：3主3从）

Redis集群是Redis官方提供的一种分布式解决方案，旨在通过将数据分散存储在多个节点上来实现高可用性、高性能和可扩展性。

核心原理

1. 数据分片：

   • Redis集群将整个数据集划分为16384个哈希槽（0~16383）。
   • 每个键通过公式CRC16(key) % 16384计算所属的槽位。
   • 槽位分配：集群启动时，管理员或工具（如redis-cli --cluster）将16384个槽位分配给主节点。例如，3个主节点各分约5461个槽。
   • 槽位映射表：集群维护一个槽位映射表，记录每个槽位由哪个主节点负责。

2. 节点角色：

   • 主节点（Master）：负责存储数据分片的主份，并处理读写请求。同时，参与故障转移投票（选举新主节点）。
   • 从节点（Slave）：异步复制主节点的数据，用于故障转移和读写分离。当主节点宕机时，符合条件的从节点可晋升为新主节点，接管原主节点的槽位。

3. 节点间通信：

   • Gossip协议：Redis集群使用Gossip协议进行节点间的通信和状态更新。每个节点通过一个额外的TCP端口（默认端口号+10000，如16379）进行通信，称为集群总线（Cluster Bus）。
   • 消息类型 ：
     • MEET：节点间初次握手。
     • PING/PONG：定期交换状态信息。
     • FAIL：通知其他节点某个节点已下线。

4. 故障检测与自动故障转移：

   • 故障检测 ：节点通过Gossip协议检测其他节点的存活状态。如果某个节点在cluster-node-timeout时间内未响应，会被标记为主观下线（PFail）。当大多数主节点同意某节点已下线时，标记为客观下线（Fail）。
   • 自动故障转移：故障主节点的从节点发起选举（基于Raft算法变种），选出新主节点。新主节点接管原主节点的槽位，并同步数据（全量同步或增量同步）。

客户端路由

1. 重定向机制：

   • MOVED：槽位已永久迁移到其他节点，客户端更新本地缓存。
   • ASK：槽位正在迁移，客户端临时重定向到目标节点（不更新缓存）。

2. Smart客户端：

   • 客户端缓存槽位→节点的映射关系，直接访问目标节点。
   • 使用支持Smart客户端的库（如Redisson、Lettuce）可以优化路由效率。

集群特性

1. 高可用性：

   • 主从复制+故障自动转移，保障业务连续性。
   • 数据冗余备份，当部分节点不可用时，集群仍然可以继续提供服务。

2. 高性能：

   • 通过多主节点分担请求压力，提升吞吐量。
   • 数据自动分片，实现负载均衡，避免单个节点过载。

3. 可扩展性：

   • 动态扩容：添加新节点后，通过迁移槽位（CLUSTER SLOTS命令）将数据分布到新节点。
   • 动态缩容：下线节点前需迁移其负责的槽位到其他节点，再通过CLUSTER FORGET命令移除。

部署与运维

1. 推荐配置：

   • 至少3个主节点+3个从节点（每个主节点一个从节点），以提供更高的可用性和容错能力。
   • 节点间网络稳定，避免Gossip消息延迟导致的故障误判。

2. 监控与告警：

   • 使用工具（如Redis自带的CLUSTER命令、Prometheus）监控节点状态和槽位分布。
   • 设置合理的告警阈值，及时发现并处理潜在问题。

3. 备份策略：

   • 定期备份RDB/AOF文件，防止数据丢失。
   • 在异地或不同存储介质上保存备份文件，以提高数据安全性。

一、环境准备

• 操作系统：Ubuntu 20.04 / 22.04
• 服务器数量：3 台（IP 示例）：
  • node1: 192.168.174.129
  • node2: 192.168.174.130
  • node3: 192.168.174.131
• 每台服务器开放端口：7000（主）、7001（从）
• Redis 版本：7.x（推荐）或 6.x（支持集群）

二、在每台服务器上安装 Redis

1. 更新系统 & 安装依赖

sudo apt update
sudo apt install -y build-essential tcl wget

2. 下载并编译 Redis（以 Redis 7.2 为例）

cd /tmp
wget https://download.redis.io/releases/redis-7.2.4.tar.gz
tar xzf redis-7.2.4.tar.gz
cd redis-7.2.4
make
sudo make install

编译完成后，redis-server、redis-cli、redis-trib.rb（旧版）等命令会安装到 /usr/local/bin/

三、为每台服务器配置两个 Redis 实例（7000 和 7001）

1. 创建目录结构（在每台服务器执行）

sudo mkdir -p /etc/redis/{7000,7001}
sudo mkdir -p /var/lib/redis/{7000,7001}

2. 创建配置文件

/etc/redis/7000/redis.conf

port 7000
bind 0.0.0.0
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7000.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7000.pid
logfile /var/log/redis/redis_7000.log
dir /var/lib/redis/7000
protected-mode no

/etc/redis/7001/redis.conf

port 7001
bind 0.0.0.0
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7001.conf
cluster-node-timeout 5000
appendonly yes
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7001.pid
logfile /var/log/redis/redis_7001.log
dir /var/lib/redis/7001
protected-mode no

⚠️ 注意：确保 bind 包含本机 IP 或 0.0.0.0，否则其他节点无法通信。

3. 创建日志和 PID 目录权限

sudo mkdir -p /var/log/redis
sudo chown -R $(whoami):$(whoami) /etc/redis /var/lib/redis /var/log/redis

4. 创建 redis 系统用户

sudo adduser --system --group --no-create-home redis

5. 设置目录权限

sudo chown -R redis:redis /var/log/redis*

四、启动所有 Redis 实例

在 每台服务器 上执行：

sudo redis-server /etc/redis/7000/redis.conf
sudo redis-server /etc/redis/7001/redis.conf

验证是否启动：

ps aux | grep redis
netstat -tuln | grep 700

五、创建 Redis 集群

使用任意一台服务器操作即可（需能访问所有 6 个节点）

1. 准备节点列表

6 个节点地址（3 台 × 2 端口）：

192.168.174.129:7000
192.168.174.129:7001
192.168.174.130:7000
192.168.174.130:7001
192.168.174.131:7000
192.168.174.131:7001

2. 使用 redis-cli 创建集群

redis-cli --cluster create \
  192.168.174.129:7000 192.168.174.129:7001 \
  192.168.174.130:7000 192.168.174.130:7001 \
  192.168.174.131:7000 192.168.174.131:7001 \
  --cluster-replicas 1

六、验证集群状态

连接任意节点：

redis-cli -c -h 192.168.174.129 -p 7000

执行：

cluster info
cluster nodes