Redis 集群的安装配置与服务交互

主要围绕Redis高可用保障项目运行, 需要达到如下几点：

Redis 集群模式：使用 Redis Cluster（至少 3 主 3 从），某个主节点挂了，从节点自动提升为主，秒级切换

哨兵模式：Redis Sentinel 监控节点状态，自动故障转移

数据持久化：RDB + AOF 双持久化，Redis 重启后数据可恢复

一、集群架构原理

Redis Cluster 采用无中心 P2P 架构 ，将数据空间划分为 16384 个哈希槽（Hash Slot） ，通过 CRC16(key) % 16384 计算每个 key 所属的槽位，再分配到不同主节点

3 主 3 从：每个主节点负责一部分连续槽位，从节点同步主节点数据并在主节点故障时自动选举晋升
Gossip 协议：节点间通过集群总线（数据端口 +10000）进行心跳检测与状态同步，故障判定需半数以上主节点投票确认
故障转移：主节点宕机后，其从节点发起选举，获得多数主节点投票后晋升为新主，整个过程约 10-20 秒

二、安装与节点配置

1. 环境准备

以 3 主 3 从（6 节点）为例,假设部署在三台服务器上，每台运行 2 个实例（1 主 + 1 从）：

节点	IP	端口	角色
node1	192.168.1.101	7000	主1
node1	192.168.1.101	7003	从1（主1的从）
node2	192.168.1.102	7001	主2
node2	192.168.1.102	7004	从2（主2的从）
node3	192.168.1.103	7002	主3
node3	192.168.1.103	7005	从3（主3的从）

2. 核心配置参数

每个节点创建独立的 redis.conf，关键配置如下：

bash 复制代码

# 节点端口（每个节点不同）
port 7000

# 开启集群模式（必须）
cluster-enabled yes

# 集群节点配置文件（Redis 自动维护，无需手动编辑）
cluster-config-file nodes-7000.conf

# 节点超时时间（毫秒），生产环境建议 5000-15000
cluster-node-timeout 15000

# 开启 AOF 持久化
appendonly yes

# 后台运行
daemonize yes

# 绑定 IP（生产环境建议绑定内网 IP）
bind 0.0.0.0

# 关闭保护模式（允许远程连接）
protected-mode no

# 访问密码（所有节点必须一致）
requirepass your_password

# 集群间通信密码（与 requirepass 保持一致）
masterauth your_password

Docker 部署额外配置 ：必须显式声明对外通信地址，否则节点间无法互通
bash 复制代码
cluster-announce-ip 192.168.1.101
cluster-announce-port 7000
cluster-announce-bus-port 17000

3. 端口开放

每个节点需开放两个 TCP 端口：

数据端口：如 7000-7005（客户端连接）

集群总线端口：数据端口 +10000，如 17000-17005（Gossip 通信）

bash 复制代码

# 防火墙放行示例
firewall-cmd --permanent --add-port=7000-7005/tcp
firewall-cmd --permanent --add-port=17000-17005/tcp
firewall-cmd --reload

4. 启动所有节点

bash 复制代码

redis-server /etc/redis/cluster/7000/redis.conf
redis-server /etc/redis/cluster/7001/redis.conf
redis-server /etc/redis/cluster/7002/redis.conf
redis-server /etc/redis/cluster/7003/redis.conf
redis-server /etc/redis/cluster/7004/redis.conf
redis-server /etc/redis/cluster/7005/redis.conf

三、创建集群

Redis 5.0+ 使用 redis-cli --cluster create 命令，只需在任意一台机器执行一次：

bash 复制代码

redis-cli --cluster create \
  192.168.1.101:7000 192.168.1.101:7003 \
  192.168.1.102:7001 192.168.1.102:7004 \
  192.168.1.103:7002 192.168.1.103:7005 \
  --cluster-replicas 1 \
  -a your_password

--cluster-replicas 1：每个主节点分配 1 个从节点

执行后会提示槽位分配方案，输入 yes 确认

创建成功后会显示类似信息：

bash 复制代码

[OK] All 16384 slots covered.

四、验证集群状态

bash 复制代码

# 连接集群（-c 启用集群模式，支持自动重定向）
redis-cli -c -h 192.168.1.101 -p 7000 -a your_password

# 查看集群整体状态
cluster info
# 关键指标：cluster_state:ok，cluster_slots_assigned:16384

# 查看节点拓扑（主从关系、槽位分布）
cluster nodes

# 健康检查
redis-cli --cluster check 192.168.1.101:7000 -a your_password

读写测试：

bash 复制代码

# 在任意节点写入
set name redis
# 如果该 key 的槽不属于当前节点，会返回 MOVED 重定向

# 查看 key 所属槽位
cluster keyslot name

# 在从节点读取（验证主从同步）
get name

五、客户端与服务交互流程

1. 客户端连接原理

客户端连接集群时，交互流程如下：

复制代码

客户端 ──① 连接任意节点（主/从均可）
         │
         ▼
节点 ──② 返回集群拓扑（各节点负责的槽位范围）
         │
         ▼
客户端 ──③ 计算 key 的哈希槽 CRC16(key) % 16384
         │
         ▼
   ┌─────┴─────┐
   │ 槽在本节点？ │
   └─────┬─────┘
    YES  │  NO
     │    │
     ▼    ▼
  直接处理  返回 MOVED 重定向
           （客户端更新本地槽映射缓存并重试）

2. 编程语言客户端示例

以 Go 为例（使用 redis/go-redis）：

Go 复制代码

import "github.com/redis/go-redis/v9"

rdb := redis.NewClusterClient(&redis.ClusterOptions{
    Addrs: []string{
        "192.168.1.101:7000",
        "192.168.1.101:7003",
        "192.168.1.102:7001",
        "192.168.1.102:7004",
        "192.168.1.103:7002",
        "192.168.1.103:7005",
    },
    Password: "your_password",
})

// 正常使用，客户端自动处理槽位路由
rdb.Set(ctx, "name", "redis", 0)
val, _ := rdb.Get(ctx, "name").Result()

3. 重定向机制

MOVED：槽位已永久迁移到另一节点，客户端更新本地缓存后重试

ASK ：槽位正在迁移中（resharding），客户端需先发送 ASKING 命令再重试

六、常见运维操作

扩容（添加新节点）

bash 复制代码

# 1. 添加新主节点
redis-cli --cluster add-node 192.168.1.104:7006 192.168.1.101:7000 -a your_password

# 2. 重新均衡槽位（reshard）
redis-cli --cluster reshard 192.168.1.101:7000 -a your_password

# 3. 添加新从节点（绑定到指定主节点）
redis-cli --cluster add-node 192.168.1.104:7007 192.168.1.101:7000 \
  --cluster-slave --cluster-master-id <master-node-id> -a your_password

缩容（删除节点）

bash 复制代码

# 1. 先迁移该主节点的所有槽位到其他节点
redis-cli --cluster reshard 192.168.1.101:7000 -a your_password

# 2. 删除空槽节点
redis-cli --cluster del-node 192.168.1.101:7000 <node-id> -a your_password

故障转移模拟

Go 复制代码

# 手动触发从节点晋升为主节点
redis-cli -h 192.168.1.101 -p 7003 -a your_password cluster failover

七、关键注意事项

注意点	说明
多数据库不支持	集群模式下只能使用 db0，`SELECT` 命令不可用
批量操作限制	`MSET`/`MGET` 的 key 必须在同一哈希槽，可用 Hash Tags `{user1000}.name` 强制同槽
主从异步复制	存在短暂数据丢失风险，与哨兵模式相同
槽位必须全覆盖	默认 `cluster-require-full-coverage yes`，有槽未分配时集群拒绝写入
清理旧数据	创建集群前需确保节点为空，否则需删除 `dump.rdb`、`appendonly.aof`、`nodes.conf`
监控建议	监控 `cluster_info`、`cluster_nodes`、节点内存/CPU/网络等指标

八、整体流程总结

Go 复制代码

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│  1. 准备 6 个 Redis 实例（3主3从），各自独立配置      │
│  2. 启动所有节点                                      │
│  3. 执行 redis-cli --cluster create 创建集群          │
│  4. 验证 cluster_state:ok 且 16384 槽位全覆盖         │
│  5. 客户端使用 ClusterClient 连接，自动处理槽位路由    │
│  6. 主节点故障 → 从节点自动选举晋升 → 槽位重新映射     │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

九、Docker Compose 部署

1. 目录结构

bash 复制代码

redis-cluster/
├── docker-compose.yml
├── redis.conf          # 配置模板
└── data/
    ├── node-7001/
    ├── node-7002/
    ├── node-7003/
    ├── node-7004/
    ├── node-7005/
    └── node-7006/

2. 配置文件

(1). `redis.conf`（配置模板）

bash 复制代码

# 端口（每个节点不同，启动时动态替换）
port ${PORT}

# 开启集群模式
cluster-enabled yes

# 集群元数据文件（Redis 自动维护）
cluster-config-file nodes.conf

# 节点超时时间（毫秒）
cluster-node-timeout 5000

# 开启 AOF 持久化
appendonly yes

# 关闭保护模式（集群环境必须）
protected-mode no

# 访问密码（所有节点必须一致）
requirepass your_password
masterauth your_password

# 声明对外地址（关键！容器部署必须配置）
cluster-announce-ip ${HOST_IP}
cluster-announce-port ${PORT}
cluster-announce-bus-port ${BUS_PORT}

cluster-announce-* 是容器部署的核心：Gossip 协议会交换节点 IP，如果不显式声明，节点上报的是容器内网 IP，外部客户端无法连接

(2). `docker-compose.yml`

bash 复制代码

version: '3.8'

services:
  redis-7001:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7001
    restart: always
    ports:
      - "7001:7001"
      - "17001:17001"
    volumes:
      - ./data/node-7001:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7001
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7001
      --cluster-announce-bus-port 17001
    networks:
      - redis-cluster

  redis-7002:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7002
    restart: always
    ports:
      - "7002:7002"
      - "17002:17002"
    volumes:
      - ./data/node-7002:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7002
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7002
      --cluster-announce-bus-port 17002
    networks:
      - redis-cluster

  redis-7003:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7003
    restart: always
    ports:
      - "7003:7003"
      - "17003:17003"
    volumes:
      - ./data/node-7003:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7003
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7003
      --cluster-announce-bus-port 17003
    networks:
      - redis-cluster

  redis-7004:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7004
    restart: always
    ports:
      - "7004:7004"
      - "17004:17004"
    volumes:
      - ./data/node-7004:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7004
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7004
      --cluster-announce-bus-port 17004
    networks:
      - redis-cluster

  redis-7005:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7005
    restart: always
    ports:
      - "7005:7005"
      - "17005:17005"
    volumes:
      - ./data/node-7005:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7005
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7005
      --cluster-announce-bus-port 17005
    networks:
      - redis-cluster

  redis-7006:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-7006
    restart: always
    ports:
      - "7006:7006"
      - "17006:17006"
    volumes:
      - ./data/node-7006:/data
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    command: >
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
      --port 7006
      --cluster-announce-ip ${HOST_IP}
      --cluster-announce-port 7006
      --cluster-announce-bus-port 17006
    networks:
      - redis-cluster

  # 初始化服务：所有节点启动后自动创建集群
  redis-init:
    image: redis:7.4-alpine
    container_name: redis-init
    depends_on:
      - redis-7001
      - redis-7002
      - redis-7003
      - redis-7004
      - redis-7005
      - redis-7006
    command: >
      sh -c "
      sleep 10 &&
      redis-cli -a your_password --cluster create
        redis-7001:7001
        redis-7002:7002
        redis-7003:7003
        redis-7004:7004
        redis-7005:7005
        redis-7006:7006
        --cluster-replicas 1
        --cluster-yes
      "
    networks:
      - redis-cluster

networks:
  redis-cluster:
    driver: bridge

redis-init 服务 ：利用 depends_on 确保所有节点启动后再执行集群初始化，真正实现"一键部署"

3. 一键启动

(1). 创建目录

bash 复制代码

mkdir -p redis-cluster/data/node-{7001,7002,7003,7004,7005,7006}
cd redis-cluster

(2). 设置宿主机 IP 并启动

bash 复制代码

# 获取宿主机 IP（Linux）
export HOST_IP=$(hostname -I | awk '{print $1}')

# 或者手动指定
export HOST_IP=192.168.1.100

# 一键启动（8 个容器：6 节点 + 1 初始化）
docker compose up -d

(3). 查看启动日志

复制代码

# 查看初始化进度
docker logs -f redis-init

# 看到以下输出表示集群创建成功
# [OK] All 16384 slots covered.

4. 验证集群状态

bash 复制代码

# 连接任意节点查看集群信息
docker exec -it redis-7001 redis-cli -a your_password -c

# 查看集群状态
127.0.0.1:7001> CLUSTER INFO
# 期望输出：
# cluster_state:ok
# cluster_slots_assigned:16384
# cluster_slots_ok:16384
# cluster_known_nodes:6
# cluster_size:3

# 查看节点拓扑（主从关系、槽位分布）
127.0.0.1:7001> CLUSTER NODES

# 读写测试（-c 启用集群模式，自动处理 MOVED 重定向）
127.0.0.1:7001> SET user:1001 "Alice"
# -> Redirected to slot [5798] located at 172.x.x.x:7002
# OK

127.0.0.1:7002> GET user:1001
# "Alice"

5. 故障转移测试

bash 复制代码

# 1. 查看当前主节点
docker exec -it redis-7001 redis-cli -a your_password CLUSTER NODES | grep master

# 2. 杀掉一个主节点（如 redis-7002）
docker rm -f redis-7002

# 3. 等待 10 秒，从节点自动晋升
sleep 10

# 4. 查看集群状态，确认新主节点已接替
docker exec -it redis-7001 redis-cli -a your_password CLUSTER NODES | grep master

# 5. 数据仍然可读写
docker exec -it redis-7001 redis-cli -a your_password -c GET user:1001

6. 停止与清理

bash 复制代码

# 停止所有容器
docker compose down

# 彻底清理（包括数据卷）
docker compose down -v
rm -rf data/

7. 关键注意事项

注意点	说明
端口映射	每个节点需映射两个端口：数据端口（7001-7006）+ 总线端口（17001-17006）
cluster-announce-	容器部署必须显式声明宿主机 IP，否则外部客户端无法连接
密码一致性	`requirepass` 和 `masterauth` 必须所有节点一致
数据持久化	每个节点独立挂载 `/data` 目录，避免 AOF/RDB 互相覆盖
槽位全覆盖	初始化成功后 `cluster_slots_assigned` 必须等于 16384，否则集群不可用
客户端连接	应用代码需使用 Cluster 模式客户端（如 Go 的 `redis.ClusterClient`），并配置多个 seed 节点

9. Go 客户端连接示例

Go 复制代码

import "github.com/redis/go-redis/v9"

rdb := redis.NewClusterClient(&redis.ClusterOptions{
    Addrs: []string{
        "192.168.1.100:7001",
        "192.168.1.100:7002",
        "192.168.1.100:7003",
    },
    Password: "your_password",
})

// 正常使用，客户端自动处理槽位路由和重定向
rdb.Set(ctx, "user:1001", "Alice", 0)
val, _ := rdb.Get(ctx, "user:1001").Result()

Redis 集群的安装配置与服务交互

一、 集群架构原理

二、 安装与节点配置

1. 环境准备

2. 核心配置参数

3. 端口开放

4. 启动所有节点

三、 创建集群

四、 验证集群状态

五、 客户端与服务交互流程

1. 客户端连接原理

2. 编程语言客户端示例

3. 重定向机制

六、 常见运维操作

扩容（添加新节点）

缩容（删除节点）

故障转移模拟

七、 关键注意事项

八、 整体流程总结

九、Docker Compose 部署

1. 目录结构

2. 配置文件

(1). redis.conf（配置模板）

(2). docker-compose.yml

3. 一键启动

(1). 创建目录

(2). 设置宿主机 IP 并启动

(3). 查看启动日志

4. 验证集群状态

5. 故障转移测试

6. 停止与清理

7. 关键注意事项

9. Go 客户端连接示例

一、集群架构原理

二、安装与节点配置

三、创建集群

四、验证集群状态

五、客户端与服务交互流程

六、常见运维操作

七、关键注意事项

八、整体流程总结

(1). `redis.conf`（配置模板）

(2). `docker-compose.yml`