Redis 分片集群搭建与故障转移实战指南(推荐)
<div id="navCategory"><h5 class="catalogue">目录</h5><ul class="first_class_ul"><li><a href="#_label0">1 搭建分片集群</a></li><ul class="second_class_ul"><li><a href="#_lab2_0_0">1.1 集群结构</a></li><li><a href="#_lab2_0_1">1.2 准备实例和配置</a></li><li><a href="#_lab2_0_2">1.3 启动</a></li><li><a href="#_lab2_0_3">1.4 创建集群</a></li><li><a href="#_lab2_0_4">1.5 测试</a></li></ul><li><a href="#_label1">2 散列插槽</a></li><ul class="second_class_ul"><li><a href="#_lab2_1_5">2.1 插槽原理</a></li></ul><li><a href="#_label2">3 集群伸缩</a></li><ul class="second_class_ul"><li><a href="#_lab2_2_6">3.1 需求分析</a></li><li><a href="#_lab2_2_7">3.2 创建新的 redis 实例</a></li><li><a href="#_lab2_2_8">3.3 添加新节点到 redis</a></li><li><a href="#_lab2_2_9">3.4 转移插槽</a></li></ul><li><a href="#_label3">4 故障转移</a></li><ul class="second_class_ul"><li><a href="#_lab2_3_10">4.1 自动故障转移</a></li><li><a href="#_lab2_3_11">4.2 手动故障转移</a></li></ul><li><a href="#_label4">5 RedisTemplate访问分片集群</a></li><ul class="second_class_ul"></ul></ul></div><p class="maodian"><a name="_label0"></a></p><h2>1 搭建分片集群</h2><p>主从和哨兵可以解决高可用、高并发读的问题。但是依然有两个问题没有解决：</p>
<ul><li>海量数据存储问题</li><li>高并发写的问题</li></ul>
<p>使用分片集群可以解决上述问题，如图：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585244.png" /></p>
<p>分片集群特征：</p>
<ul><li>集群中有多个 master，每个 master 保存不同数据</li><li>每个 master 都可以有多个 slave 节点</li><li>master 之间通过 ping 监测彼此健康状态</li><li>客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点</li></ul>
<p class="maodian"><a name="_lab2_0_0"></a></p><h3>1.1 集群结构</h3>
<p>分片集群需要的节点数量较多，这里我们搭建一个最小的分片集群，包含 3 个 master 节点，每个 master 包含一个 slave 节点。</p>
<p>这里我们会在同一台虚拟机中开启 6 个 redis 实例，模拟分片集群，信息如下：</p>
<table border="1" cellpadding="1" cellspacing="1"><tbody><tr><th>IP</th><th>PORT</th><th>角色</th></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>7001</td><td>master</td></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>7002</td><td>master</td></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>7003</td><td>master</td></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>8001</td><td>slave</td></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>8002</td><td>slave</td></tr><tr><td>172.31.76.134</td><td>8003</td><td>slave</td></tr></tbody></table>
<p class="maodian"><a name="_lab2_0_1"></a></p><h3>1.2 准备实例和配置</h3>
<p>这里不在 /tmp 目录下也可以，建议在 home/用户名/ 目录下创建一个新的目录代替 /tmp ，例如我是在 home/horizon/ 目录下新建了 redis-cluster-test 目录，所以我接下来的操作都是在 home/horizon/redis-cluster-test 中进行的，在下面涉及到 /tmp 的配置或操作都需要先修改为 /redis-cluster-test 再操作。</p>
<p>删除之前的 7001、7002、7003 这几个目录，重新创建出 7001、7002、7003、8001、8002、8003 目录：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;"># 进入/redis-cluster-test目录
cd /redis-cluster-test
# 删除旧的，避免配置干扰
rm -rf 7001 7002 7003
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003</pre></div>
<p>在 /redis-cluster-test 下准备一个新的 redis.conf 文件，内容如下：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:plain;">port 6379
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /redis-cluster-test/6379/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /redis-cluster-test/6379
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 192.168.150.101
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 1
# 日志
logfile /redis-cluster-test/6379/run.log</pre></div>
<p>将这个文件拷贝到每个目录下：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;"># 进入/tmp目录
cd /tmp
# 执行拷贝
echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf</pre></div>
<p>修改每个目录下的 redis.conf，将其中的 6379 修改为与所在目录一致：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;"># 进入/tmp目录
cd /tmp
# 修改配置文件
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf</pre></div>
<p class="maodian"><a name="_lab2_0_2"></a></p><h3>1.3 启动</h3>
<p>因为已经配置了后台启动模式，所以可以直接启动服务：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;"># 进入/tmp目录
cd /tmp
# 一键启动所有服务
printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf</pre></div>
<p>通过 ps 查看状态：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">ps -ef | grep redis</pre></div>
<p>发现服务都已经正常启动：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585223.png" /></p>
<p>如果要关闭所有进程，可以执行命令：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">ps -ef | grep redis | awk '{print $2}' | xargs kill</pre></div>
<p>或者（推荐这种方式）：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown</pre></div>
<p class="maodian"><a name="_lab2_0_3"></a></p><h3>1.4 创建集群</h3>
<p>虽然服务启动了，但是目前每个服务之间都是独立的，没有任何关联。</p>
<p>我们需要执行命令来创建集群，在 Redis5.0 之前创建集群比较麻烦，5.0 之后集群管理命令都集成到了 redis-cli 中。</p>
<p>我们使用的是 5.0 之后的版本，集群管理以及集成到了 redis-cli 中，格式如下：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:plain;">redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.150.101:7001 192.168.150.101:7002 192.168.150.101:7003 192.168.150.101:8001 192.168.150.101:8002 192.168.150.101:8003</pre></div>
<p>命令说明：</p>
<ul><li>redis-cli --cluster 或者 ./redis-trib.rb ：代表集群操作命令</li><li>create ：代表是创建集群</li><li>--replicas 1 或者 --cluster-replicas 1 ：指定集群中每个 master 的副本个数为 1，此时“节点总数 ÷ (replicas + 1) ”得到的就是 master 的数量。因此节点列表中的前 n 个就是 master，其它节点都是 slave 节点，随机分配到不同 master</li></ul>
<p>运行后的样子：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585396.jpg" /></p>
<p>这里输入 yes，则集群开始创建：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585247.jpg" /></p>
<p>通过命令可以查看集群状态：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">redis-cli -p 7001 cluster nodes</pre></div>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585291.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_lab2_0_4"></a></p><h3>1.5 测试</h3>
<p>尝试连接 7001 节点，存储一个数据：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:plain;"># 连接
redis-cli -c -p 7001
# 存储数据
set num 123
# 读取数据
get num
# 再次存储
set a 1</pre></div>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585298.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_label1"></a></p><h2>2 散列插槽</h2>
<p class="maodian"><a name="_lab2_1_5"></a></p><h3>2.1 插槽原理</h3>
<p>Redis 会把每一个 master 节点映射到 0~16383 共 16384 个插槽（hash slot）上，查看集群信息时就能看到：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585297.png" /></p>
<p>数据 key 不是与节点绑定，而是与插槽绑定。redis 会根据 key 的有效部分计算插槽值，分两种情况：</p>
<ul><li>key 中包含“{}”，且“{}”中至少包含 1 个字符，“{}” 中的部分是有效部分</li><li>key 中不包含“{}”，整个 key 都是有效部分</li></ul>
<p>例如：key 是 num，那么就根据 num 计算，如果 key 是 {itcast}num，则根据 itcast 计算。计算方式是利用 CRC16 算法得到一个 hash 值，然后对 16384 取余，得到的结果就是 slot 值。</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585253.png" /></p>
<p>如图，在 7001 这个节点执行 set a 1 时，对 a 做 hash 运算，对 16384 取余，得到的结果是 15495，因此要存储到 7003 节点。</p>
<p>到了 7003 后，执行 get num 时，对 num 做 hash 运算，对 16384 取余，得到的结果是 2765，因此需要切换到 7001 节点。</p>
<p>Redis 如何判断某个 key 应该在哪个实例？</p>
<ul><li>将 16384 个插槽分配到不同的实例</li><li>根据 key 的有效部分计算哈希值，对 16384 取余</li><li>余数作为插槽，寻找插槽所在实例即可</li></ul>
<p>如何将同一类数据固定的保存在同一个 Redis 实例？</p>
<ul><li>这一类数据使用相同的有效部分，例如 key 都以 {typeId} 为前缀</li></ul>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585468.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_label2"></a></p><h2>3 集群伸缩</h2>
<p>redis-cli --cluster 提供了很多操作集群的命令，可以通过下面方式查看：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585338.jpg" /></p>
<p>比如，添加节点的命令：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585316.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_lab2_2_6"></a></p><h3>3.1 需求分析</h3>
<p>需求：向集群中添加一个新的 master 节点，并向其中存储 num = 10</p>
<ul><li>启动一个新的 redis 实例，端口为 7004</li><li>添加 7004 到之前的集群，并作为一个 master 节点</li><li>给 7004 节点分配插槽，使得 num 这个 key 可以存储到 7004 实例</li></ul>
<p>这里需要两个新的功能：</p>
<ul><li>添加一个节点到集群中</li><li>将部分插槽分配到新插槽</li></ul>
<p class="maodian"><a name="_lab2_2_7"></a></p><h3>3.2 创建新的 redis 实例</h3>
<p>创建一个文件夹：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">mkdir 7004</pre></div>
<p>拷贝配置文件：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">cp redis.conf /7004</pre></div>
<p>修改配置文件：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">sed /s/6379/7004/g 7004/redis.conf</pre></div>
<p>启动：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:plain;">redis-server 7004/redis.conf</pre></div>
<p class="maodian"><a name="_lab2_2_8"></a></p><h3>3.3 添加新节点到 redis</h3>
<p>添加节点的语法如下：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585316.png" /></p>
<p>执行命令：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">redis-cli --cluster add-node 172.31.76.134:7004 172.31.76.134:7001</pre></div>
<p>通过命令查看集群状态：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">redis-cli -p 7001 cluster nodes</pre></div>
<p>如图，7004 加入了集群，并且默认是一个 master 节点：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585428.jpg" /></p>
<p>但是，可以看到 7004 节点的插槽数量为 0，因此没有任何数据可以存储到 7004 上。</p>
<p class="maodian"><a name="_lab2_2_9"></a></p><h3>3.4 转移插槽</h3>
<p>我们要将 num 存储到 7004 节点，因此需要先看看 num 的插槽是多少：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585438.png" /></p>
<p>如上图所示，num 的插槽为 2765。</p>
<p>我们可以将 0~3000 的插槽从 7001 转移到 7004，具体命令如下：</p>
<p>建立连接：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:bash;">redis-cli --cluster reshard 172.31.76.134:7001</pre></div>
<p>得到下面的反馈：</p>
<p>询问要移动多少个插槽，我们计划是3000个：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585445.jpg" /></p>
<p>新的问题来了：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585463.png" /></p>
<p>哪个 node 来接收这些插槽？？</p>
<p>显然是 7004，那么 7004 节点的 id 是多少呢？</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585564.jpg" /></p>
<p>复制这个 id，然后拷贝到刚才的控制台后：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585411.png" /></p>
<p>这里询问，你的插槽是从哪里移动过来的？</p>
<ul><li>all：代表全部，也就是三个节点各转移一部分</li><li>具体的 id：目标节点的 id</li><li>done：没有了</li></ul>
<p>这里我们要从 7001 获取，因此填写 7001 的 id。</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585596.png" /></p>
<p>填完后，点击done，这样插槽转移就准备好了。</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585520.jpg" /></p>
<p>确认要转移吗？输入 yes。</p>
<p>然后，通过命令查看结果，可以看到： </p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585586.jpg" /></p>
<p>目的达成。</p>
<p class="maodian"><a name="_label3"></a></p><h2>4 故障转移</h2>
<p>集群初始状态是这样的：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585546.png" /></p>
<p>其中 7001、7002、7003 都是 master，我们计划让 7002 宕机。</p>
<p class="maodian"><a name="_lab2_3_10"></a></p><h3>4.1 自动故障转移</h3>
<p>当集群中有一个 master 宕机会发生什么呢？</p>
<p>直接停止一个 redis 实例，例如 7002：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:sql;">redis-cli -p 7002 shutdown</pre></div>
<ul><li>首先是该实例与其它实例失去连接</li><li>然后是疑似宕机</li><li>最后是确定下线，自动提升一个 slave 为新的 master</li><li>当 7002 再次启动，就会变为一个 slave 节点了</li></ul>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585532.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_lab2_3_11"></a></p><h3>4.2 手动故障转移</h3>
<p>利用 cluster failover 命令可以手动让集群中的某个 master 宕机，切换到执行 cluster failover 命令的这个 slave 节点，实现无感知的数据迁移。其流程如下：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585558.png" /></p>
<p>这种 failover 命令可以指定三种模式：</p>
<ul><li>缺省：默认的流程，如图 1~6 步</li><li>force：省略了对 offset 的一致性校验</li><li>takeover：直接执行第 5 步，忽略数据一致性、忽略 master 状态和其它 master 的意见</li></ul>
<p><strong>案例需求：</strong></p>
<p>在 7002 这个 slave 节点执行手动故障转移，重新夺回 master 地位</p>
<p>步骤如下：</p>
<ul><li>利用 redis-cli 连接 7002 这个节点</li><li>执行 cluster failover 命令</li></ul>
<p>如图：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585519.png" /></p>
<p>效果：</p>
<p style="text-align:center"><img alt="" src="https://img.jbzj.com/file_images/article/202512/2025122310585585.png" /></p>
<p class="maodian"><a name="_label4"></a></p><h2>5 RedisTemplate访问分片集群</h2>
<p>RedisTemplate 底层同样基于 lettuce 实现了分片集群的支持，而使用的步骤与哨兵模式基本一致：</p>
<ul><li>引入 redis 的 starter 依赖</li><li>配置分片集群地址</li><li>配置读写分离</li></ul>
<p>与哨兵模式相比，其中只有分片集群的配置方式略有差异，如下：</p>
<div class="jb51code"><pre class="brush:plain;">spring:
redis:
cluster:
nodes:
- 172.31.76.134:7001
- 172.31.76.134:7002
- 172.31.76.134:7003
- 172.31.76.134:8001
- 172.31.76.134:8002
- 172.31.76.134:8003</pre></div>
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