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作者东升的思考
1、前言
我们看到分析 Redis 使用或原理的文章不少，但是完整搭建一套独立的 Redis 集群环境的介绍，并不是很多或者说还不够详细。
那么，本文会手把手带着大家搭建一套 Redis 集群环境，Redis 集群在公司内部生产环境，大都是使用 Linux 操作系统搭建的。
所以，本文也带领大家搭建一套虚拟机环境，虚拟机中安装 Linux，常用的 Linux 操作系统如 Ubuntu、CentOS、Redhat等等。
正好我的笔记本上以前下载过 CentOS 镜像，所以咱们就使用 CentOS 来安装操作系统，步骤也很简单，下面会具体介绍。
2、虚拟机环境搭建
如果你在公司，也可以使用公司内部现成的虚拟机来安装，但是如果你不在公司了，因为公司环境本身的限制，可能你得连接公司的VPN才可以访问公司内的服务器，并不是很方便。
所以，不如自己本机搭建个虚拟机环境，只要有操作系统镜像，任由你安装，使用和管理起来都比较方便。
本人使用的 MAC OS，MAC OS 本身就是 Unix 内核的桌面版操作系统，所以如果你的电脑是 MAC，也可以直接搭建 Redis 集群了，但是目前来看大部分同学还是使用 Windows 操作系统的居多，考虑到这一点，还是安装个虚拟机更为方便。
虚拟机可以选择 Oracle 开源的免费虚拟机软件 VirtualBox，我在使用过程中目前暂时没有发现 MAC OS 上有什么问题。
下面介绍下 VirtualBox 的安装和配置步骤：
VirtualBox 很傻瓜式，非常简单的，鉴于有的人并不是都用过，所以这里也一并介绍下。
1）官网下载并安装
到官网下载对应你电脑操作系统的 VirtualBox 软件。
下载地址：https://www.virtualbox.org/wiki/Downloads
目前 OS X 的最新版本：VirtualBox-6.0.14-133895-OSX.dmg
下载后双击直接安装。
2）新建虚拟机
这里选择的「专家模式」创建，如果选择「向导模式」（默认），安装过程会有很多提示信息。
内存按照默认选择 1024M 创建，虚拟硬盘默认 VDI，指使用 VirtualBox 的磁盘镜像。
Linux 镜像默认虚拟硬盘大小为 8g，如果要安装 windows 虚拟机，虚拟硬盘大小默认建议申请 32g 的磁盘空间。
点击「创建」完成虚拟机的创建，此时还没有提示选择操作系统镜像的安装。
3）配置虚拟机
显示缩放率调整：
本人的电脑使用默认缩放率 100%，窗口很小，进入到全局设置中，点击「显示」调整缩放率如 200% 左右，你可以根据窗口大小自行调整。
虚拟机网卡配置：
进入「网络」，连接方式选择「桥接网卡」，注意当你换了 wifi 环境，需要重新配置网络 IP 等。
4）安装操作系统
新建完虚拟机，右侧界面上点击「启动」，界面如下所示：
选择本地准备好的 CentOS Linux 操作系统镜像文件，点击「创建」开始安装过程。
安装过程的注意点，选择语言，默认 English，时区选择 Asia Shanghai，选择 INSTALLATION DESTINATION 默认自动分区。
以上确定后，点击「Begin Installation」开始安装，下一步可以设置 root 账号密码。
完成安装后系统会自动重启，重启后输入刚刚设置的 root 密码登录，进入到虚拟机中。
5）虚拟机环境配置
编辑 ifcfg-enp0s3 文件：
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3
# 修改ONBOOT为yes ONBOOT=yes
设置静态 IP 地址：
# 默认dhcp修改为static BOOTPROTO=static # 静态IP地址 IPADDR=192.168.0.111 # 你的wifi网络子网掩码 NETMASK=255.255.255.0 # 你的wifi网络网关地址 GATEWAY=192.168.0.1
重启网络：
service network restart
配置 DNS：
# 检查 NetManager 状态： systemctl status NetworkManager.service # 检查 NetManager 管理的网络接口： nmcli dev status # 检查 NetManager 管理的网络连接： nmcli connection show # 设置 dns： nmcli con mod enp0s3 ipv4.dns "114.114.114.114 8.8.8.8" # 让 dns 配置生效： nmcli con up enp0s3
配置 hosts：
编辑 hosts 文件，可以用于 ssh 免密配置。
vi /etc/hosts
# 本机 hosts 配置 192.168.0.111 host01 # 其他主机 hosts 配置 192.168.0.112 host02
关闭防火墙：默认开启，启动一些软件会导致网络无法互通
systemctl stop firewalld.service systemctl disable firewalld.service
配置 yum：
yum 为软件包管理工具
yum clean all # 服务器的包下载的本地缓存 yum makecache yum install -y wget
此时，你登录到虚拟机中，执行 ifconfig 看不到网卡信息，net-tools 工具包安装一下。
yum install -y net-tools
安装 JDK：
安装方式很多，如果有 rpm 包，可以 wget 下载下来。
执行 rpm 安装命令：
rpm -ivh jdk-8u131-linux-x64.rpm
配置好 JDK 环境：
vi ~/ .bashrc export JAVA_HOME=/usr/java/latest export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin source .bashrc
检查安装是否成功：java -version 正常显示JDK版本信息表示安装正常。
6）其他虚拟机节点安装
VirtualBox 提供了虚拟机克隆功能，安装好一台虚拟机操作系统，通过「复制」快速的创建多台相同操作系统的虚拟机。
复制后修改下虚拟机名称，正常启动后，修改下静态 IP 地址和 hosts 配置，参考步骤5。
7）ssh 免密互信配置
ssh 互信配置后，可以通过 ssh 后跟 IP 或 主机名无需输入密码就能登录到服务器上去，运维过程中非常常用的一个配置。
执行命令：
# 生成本机的公私秘钥对 ssh-keygen -t rsa
将公钥复制为 authorized_keys 文件，此时使用 ssh 连接本机就不需要输入密码了。
cd /root/.ssh cp id_rsa.pub authorized_keys
使用 ssh-copy-id -i hostname 命令将本机的公钥拷贝到指定机器的 authorized_keys 文件中。
比如你在 host01 机器上，以后就可以直接通过 ssh host02 命令登录到 host02 机器上了，不需要再次输入密码了。
3、Redis集群环境搭建
Redis 集群简介：
Redis 是一个开源的 key-value 分布式存储系统，由于其出众的性能，大部分互联网企业将其用来作为服务端分布式缓存使用。Redis 在 3.0 以前仅支持单实例模式，也支持主从模式、哨兵模式来达到高可用，避免单点故障。在 3.0 版本以后推出了集群模式，更好的满足业务需求。
Redis 集群采用 P2P 模式，完全去中心化。将所有 Key 分成了 16384 个 slot，每个 Redis 实例负责其中一部分 slot。集群节点之间定期同步数据保持数据一致性。然后，Redis 客户端可以向任一 Redis 实例发起请求，如果所需数据在该实例中不存在，则会通过重定向命令引导客户端访问所需的其他实例。
本文基于 Redis4.0.1 版本搭建集群。
当然，如果你有 Docker 或 K8S 环境，直接从镜像仓库拉取现成的 Redis 镜像后，通过一些参数配置启动后，就可以很快的搭建一套集群环境。
但这种方式使用对你来说是黑盒的，也就是安装过程你是了解不到的。
为了大家方便学习了解，我们还是使用原始的，通过安装包的形式来部署 Redis。
我们准备三台虚拟机，搭建一个三主三从的 Redis 集群。
Redis 目前最新版本到了 5.0.6，本次安装使用了 Redis4.0.1 版本，Redis4.0 版本也是目前很多企业在用的，经过生产环境大量验证的版本，比较稳定。
搭建集群过程如下：
1）下载并安装
下载安装包：
# wget下载安装包 wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.14.tar.gz # 解压缩 tar xzf redis-4.0.14.tar.gz # 重命名为redis，并拷贝到/usr/local目录 mv redis-4.0.14 redis cp -r redis /usr/local
安装依赖包：
yum install -y tcl gcc zlib-devel openssl-devel
编译：
make MALLOC=libc
将常用命令添加到系统PATH：
cp -a /usr/local/redis/src/redis-server /usr/local/redis/src/redis-cli /usr/local/redis/src/redis-sentinel /usr/local/redis/src/redis-trib.rb /usr/local/redis/src/redis-check-aof /usr/local/redis/src/redis-check-rdb /usr/local/redis/src/redis-benchmark /usr/local/bin/
这样就可以直接在服务器上任意目录使用命令了。
2）集群目录创建并添加配置
创建 Redis 集群目录：
mkdir -p /opt/redis-cluster/nodes-{7001,7002}
执行命令后，在 /opt/redis-cluster 目录会创建 nodes-7001 和 nodes-7002 两个目录。
在上述两个目录下新建 redis.conf 文件，添加文件内容：
# 当前机器IP地址绑定设置port bind 192.168.0.111 # redis 监听端口 port 7001 # 使用 yes 启用守护进程 daemonize yes # 当 Redis 以守护进程方式运行时，Redis 默认会把 pid pidfile redis_7001.pid # 日志记录级别，共4个级别：debug、verbose、notice（默认）、warning loglevel notice # 日志目录 logfile "/opt/redis-cluster/nodes-7001/redis_7001.log" # 本地数据库存放目录 dir /opt/redis-cluster/nodes-7001/ # 保存节点配置，自动创建，自动更新 cluster-config-file nodes-7001.conf # 通过upstart和systemd管理Redis守护进程，与具体的操作系统相关的 supervised no # 每次更新操作后进行日志记录，默认：no appendonly yes # 开启集群模式 cluster-enabled yes # 集群超时时间，节点超过这个时间没反应就断定是宕机 cluster-node-timeout 15000 # 多长时间内，有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合 save 900 1 save 300 10 save 60 10000 # 本地数据库的名字 dbfilename dump.rdb # 存储到本地文件开启压缩，默认：yes rdbcompression yes # 更新日志文件名 appendfilename "appendonly.aof" # 指定更新日志条件： # no: 等操作系统进行数据缓存同步到磁盘（快） # always: 每次更新操作后手动调用 fsync() 将数据写磁盘（慢，安全） # everysec: 每秒同步一次（折中，默认值） appendfsync everysec # 密码暂未设置，给出配置 # 当 master 服务设置了密码保护时，slav 服务连接 master 的密码 #masterauth # 连接密码，客户端需使用AUTH <password>命令连接 #requirepass
此外，还有很多配置项，可自行查阅官网文档。
3）下载并安装 ruby
搭建 Redis 集群会使用到 redis-trib.rb 脚本来协助创建，所以需要依赖 ruby。
当然，三台虚拟机都可以安装，或者你选择其中一台虚拟机安装，并记住它，到时就从这台机器上执行命令来创建 Redis 集群。
我们使用的 Centos 7 操作系统，默认没有带 ruby，所以需要单独下载安装。
下载并安装 ruby：
# wget下载ruby安装包 wget https://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.3/ruby-2.3.4.tar.gz # 解压缩 tar xzf ruby-2.3.4.tar.gz # 拷贝到/usr/local目录下，重命名为ruby目录 mv ruby-2.3.4 /usr/local/ruby # 编译 cd /usr/local/ruby/ && ./configure && mark && make install # 查看下安装的版本 ruby -v
如果你的 ruby 版本过低，卸载重装：
ruby -v rpm -qa | grep ruby yum erase ruby
安装 ruby-redis.gem：
# 安装 ruby-redis.gem cd /usr/local/redis && gem install redis
安装过程如果报错如下：
ERROR: Loading command: install (LoadError) cannot load such file -- zlib ERROR: While executing gem ... (NoMethodError) undefined method invoke_with_build_args for nil:NilClass
解决办法：
cd /usr/local/ruby/ext/zlib ruby extconf.rb make && make install
再次执行 gem install redis，如果报错如下:
ERROR: While executing gem ... (Gem::Exception) Unable to require openssl, install OpenSSL and rebuild ruby (preferred) or use non-HTTPS sources
解决办法：
cd /usr/local/ruby/ext/openssl
ruby extconf.rb
将上个步骤生成的MakeFile文件中的${top_srcdir}都替换为../..
make && make install
3）其他两台虚拟机上重复上述步骤1和2
请记得修改下 redis.conf 文件的端口：
不需要一个个端口修改，编辑文件
vi redis.conf
直接输入如下命令：
:%s/7001/7002/g
就可以批量将 7001 修改为 7002，然后输入 :wq! 退出保存。
4）创建 Redis 集群
使用 redis-trib.rb 脚本创建 Redis 集群，执行如下命令后，会自动分配集群中的 3 个 master 和 3 个 slave。
cd /usr/local/redis/src ./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.0.111:7001 192.168.0.111:7002 192.168.0.112:7001 192.168.0.112:7002 192.168.0.113:7001 192.168.0.113:7002
创建集群过程中遇到：
>>>Creating cluster [ERR] Sorry, can't connect to node 192.168.0.111:7001
解决办法：
关闭防火墙，上文中也已提到过。
安装集群执行结果示例：
输入yes，回车，如下示例：
我们从图中看到了，三个 M（Master）分配了三台虚拟机的 7001 端口，三个 S（Slave）分配了三台虚拟机的 7002 端口。
如果虚拟机重启后，需要再次创建 Redis 集群或者集群中新增节点，可能遇到如下问题：
./redis-trib.rb create --replicas 1 192.168.0.111:7001 192.168.0.111:7002 192.168.0.112:7001 192.168.0.112:7002 192.168.0.113:7001 192.168.0.113:7002 >>> Creating cluster [ERR] Node 192.168.0.111:7001 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0.
解决方法：
删除节点下面的 dump.rdb、appendonly.aof、nodes-7001.conf 文件，并重启 Redis。
cd /opt/redis-cluster/nodes-7001 && rm -rf dump.rdb appendonly.aof nodes-7001.conf cd /opt/redis-cluster/nodes-7002 && rm -rf dump.rdb appendonly.aof nodes-7002.conf # 重启redis，开机自启动，下文中会有详细描述 service redis restart
如果是新增节点，除执行上述命令外，可能会需要登录到节点上删除数据库。
redis-cli -c -h 192.168.0.114 -p 7001 192.168.0.114:7001> flushall OK
5）测试 Redis 集群
为了测试方便，暂时没有设置集群密码，在上文配置中也有提到了密码设置参数。
使用 redis-cli 客户端登录：
# 直接通过redis-cli命令连接 redis-cli -c -h 192.168.0.111 -p 7001 192.168.0.111:7001> set name zhangsan -> Redirected to slot [5798] located at 192.168.0.112:7001 OK 192.168.0.112:7001> get name "zhangsan"
找到其他节点任一 IP 和端口连接查询这个 key：
redis-cli -c -h 192.168.0.113 -p 7001 192.168.0.113:7001> get name -> Redirected to slot [5798] located at 192.168.0.112:7001 "zhangsan"
说明我们测试的数据在集群之间同步完成了。
查看下集群配置信息：
# redis-cli命令连接节点 redis-cli -c -h 192.168.0.111 -p 7001 # 执行 CLUSTER nodes，看到了集群节点分配的信息 192.168.0.112:7001> CLUSTER nodes f3b21c6377853c8da63ac6a55fecb1937715ec3b 192.168.0.111:7002@17002 slave 6e81b09991104bf09129aa2bbd226d94d3fcdbe7 0 1574004839302 3 connected 75dec349e2b7fcbcad4d5f5d7979aadefdf69514 192.168.0.113:7002@17002 slave d32ab53d8f93661b09a3c31513fce8c4ed6cbf2b 0 1574004838284 6 connected 6388d80cd9f0a1fbf03d0ac2a309cfedfdb79dc4 192.168.0.111:7001@17001 master - 0 1574004836251 1 connected 0-5460 59f25e64a8ab1fc3309e15d51ea630f439793a94 192.168.0.112:7002@17002 slave 6388d80cd9f0a1fbf03d0ac2a309cfedfdb79dc4 0 1574004840322 1 connected d32ab53d8f93661b09a3c31513fce8c4ed6cbf2b 192.168.0.113:7001@17001 master - 0 1574004839000 5 connected 10923-16383 6e81b09991104bf09129aa2bbd226d94d3fcdbe7 192.168.0.112:7001@17001 myself,master - 0 1574004837000 3 connected 5461-10922 # 执行 CLUSTER info，看到集群自身的信息 192.168.0.112:7001> CLUSTER info cluster_state:ok cluster_slots_assigned:16384 cluster_slots_ok:16384 cluster_slots_pfail:0 cluster_slots_fail:0 cluster_known_nodes:6 cluster_size:3 cluster_current_epoch:6 cluster_my_epoch:3 cluster_stats_messages_ping_sent:1256 cluster_stats_messages_pong_sent:1275 cluster_stats_messages_meet_sent:3 cluster_stats_messages_sent:2534 cluster_stats_messages_ping_received:1273 cluster_stats_messages_pong_received:1259 cluster_stats_messages_meet_received:2 cluster_stats_messages_received:2534
6）设置开机自启动
由于咱们使用的虚拟机，不用的时候可以直接关机，避免一直占用着系统的资源。
当重启虚拟机的时候，如果你不嫌繁琐，可以登录到虚拟机里，直接运行 redis-server 命令启动服务。
更为优雅的方式，当然是开机后自动启动 Redis 服务，这也是生产环境上，研发或运维都必须要关注的，服务器重启，对应的服务也要跟着自动启动，而不需要人为手动干预了。
进入 /etc/init.d/ 目录，创建并编辑 redis 文件：
每台虚拟机有两个 Redis 端口 7001 和 7002，所以对上述脚本做了修改，如果一台机器就一个 Redis 服务就简单多了，大家可自行拷贝脚本修改。
Redis 文件修改为可执行文件：
chmod +x /etc/init.d/redis
添加到系统服务列表：
# 将 /etc/init.d/redis 添加到系统服务列表 chkconfig --add redis # 设置开机自启动 chkconfig redis on # 查看所有注册的脚本文件 chkconfig --list
然后，你就不需要去找 Redis 启动命令和配置文件了，方便管理和运维。
有点 low 的启动方式：
/usr/local/redis/src/redis-server /opt/redis-cluster/nodes-7001/redis.conf /usr/local/redis/src/redis-server /opt/redis-cluster/nodes-7002/redis.conf
比较优雅的启动方式：
# 启动服务 service redis start # 停止服务 service redis stop # 重启服务 service redis restart
另外一种开机自启动方式：
将启动命令直接添加到 /etc/rc.d/rc.local 文件中。
修改 rc.local 文件为可执行文件，否则重启后不执行：
chmod +x /etc/rc.d/rc.local
4、小结
本文使用 VirtualBox 免费开源的虚拟机软件，一步一步来完成虚拟机环境的搭建。
然后基于三台虚拟机环境，搭建了一套 Redis 集群环境。
通过 redis-trib.rb 脚本来创建 Redis 集群环境，三台机器，6个通讯端口，自动构建为三主三从的集群架构。
根据执行 redis-trib.rb 脚本日志结果，自动分配IP的 Redis 集群架构如下所示：
对虚拟机安装配置和 Redis 集群安装配置过程中，遇到的问题给出了相应的解决办法，如果你安装过程中还遇到一些新的问题，也可以自行查询相关资料解决。
并且，从上述安装实践过程中，也能学习到很多常用的 Linux 命令。
大家自行搭建虚拟机或 Redis 集群环境时，可以#收藏#本文作为参考！
