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一、架构设计原理‌

1. 分布式数据分片
   哈希槽机制‌：Redis Cluster 将数据划分为 16384 个槽位，每个主节点负责部分槽位（如主节点1管理槽0-5460，主节点2管理5461-10922等）。
   自动负载均衡‌：数据按哈希值分配到不同节点，避免单点性能瓶颈。
   高可用基础‌：每个主节点配置至少一个从节点，主节点故障时自动切换从节点接替。
2. 故障转移流程
   哨兵协同‌：3个哨兵节点通过投票机制（quorum=2）决策主节点状态。
   状态检测‌：哨兵每隔1秒向主节点发送PING，若5秒内无响应标记为主观下线，超过半数哨兵确认则触发客观下线。
   选举新主‌：优先选择数据同步最完整的从节点晋升为新主。
   二、部署实施步骤‌
3. 节点规划
   角色 IP地址 端口 说明
   主节点1 10.0.1.10 6379 管理槽位0-5460
   主节点2 10.0.1.11 6379 管理槽位5461-10922
   主节点3 10.0.1.12 6379 管理槽位10923-16383
   从节点1 10.0.1.20 6379 复制主节点1数据
   从节点2 10.0.1.21 6379 复制主节点2数据
   从节点3 10.0.1.22 6379 复制主节点3数据
   哨兵节点 10.0.1.30-32 26379 监控所有主节点状态
4. 配置文件核心参数
   主从节点配置‌：
   plaintext
   Copy Code
   cluster-enabled yes # 启用集群模式
   cluster-node-timeout 5000 # 节点超时时间（毫秒）
   requirepass maple168 # 访问密码
   masterauth maple168 # 主从同步密码

哨兵节点配置‌：
plaintext
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sentinel monitor master1 10.0.1.10 6379 2
sentinel auth-pass master1 maple168
sentinel down-after-milliseconds master1 5000

3. 集群初始化命令
   bash
   Copy Code

在所有节点启动Redis服务

redis-server /etc/redis/redis.conf

使用redis-cli工具创建集群

redis-cli -a maple168 --cluster create
10.0.1.10:6379 10.0.1.11:6379 10.0.1.12:6379
10.0.1.20:6379 10.0.1.21:6379 10.0.1.22:6379
–cluster-replicas 1

注：–cluster-replicas 1表示每个主节点分配1个从节点

三、关键验证操作‌

1. 集群状态检查
   bash
   Copy Code

查看槽位分配与节点角色

redis-cli -a maple168 --cluster check 10.0.1.10:6379

输出示例：

M: 10.0.1.10:6379 (主节点) slots:[0-5460]

S: 10.0.1.20:6379 (从节点) replicates 10.0.1.10

2. 数据路由测试
   bash
   Copy Code

写入数据观察自动路由

redis-cli -a maple168 -c -h 10.0.1.10 set user:1001 “data”

返回响应：-> Redirected to slot [9842] located at 10.0.1.11:6379

跨节点读取验证

redis-cli -a maple168 -c -h 10.0.1.12 get user:1001

3. 故障模拟恢复
   手动关闭主节点1‌：
   bash
   Copy Code
   redis-cli -a maple168 -h 10.0.1.10 shutdown

观察哨兵日志‌：
log
Copy Code
+sdown master master1 10.0.1.10:6379 # 主观下线
+odown master master1 10.0.1.10:6379 # 客观下线
+vote-for-leader 哨兵ID # 选举新主
+failover-end master1 10.0.1.20:6379 # 从节点1晋升

验证新主节点‌：
bash
Copy Code
redis-cli -a maple168 -h 10.0.1.20 info replication | grep role

预期输出：role:master

四、运维优化建议‌

1. 网络层面
   带宽保障‌：主从节点间建议使用万兆内网，减少同步延迟。
   端口开放‌：
   主从通信：TCP 6379
   集群总线：TCP 16379（端口=6379+10000）
   哨兵通信：TCP 26379
2. 内存与持久化
   内存限制‌：配置maxmemory 16gb（根据物理内存80%设置），防止OOM。
   持久化策略‌：
   主节点关闭AOF（appendonly no），避免写放大。
   从节点开启AOF（appendonly yes），追加写入保障数据安全。
3. 监控告警
   指标采集‌：
   内存使用率（used_memory）
   键空间命中率（keyspace_hits/keyspace_misses）
   主从延迟（master_repl_offset与slave_repl_offset差值）
   推荐工具：Prometheus + Redis Exporter + Grafana 可视化仪表盘。
   五、典型故障处理‌
4. 脑裂问题（Split-Brain）
   现象‌：网络分区导致多个主节点同时写入。
   解决方案‌：
   设置min-replicas-to-write 1，主节点需至少1个从节点在线才允许写入。
   配置cluster-require-full-coverage no，部分槽位不可用时仍提供服务。
5. 数据同步延迟
   排查步骤‌：
   检查主从节点网络带宽（iftop或nload）。
   查看repl_backlog_size是否过小（建议≥512MB）。
   检查从节点是否执行耗时命令（如KEYS *阻塞进程）。
6. 节点无法加入集群
   常见原因‌：
   防火墙拦截集群总线端口（16379）。
   密码不一致（requirepass与masterauth需完全相同）。
   节点时间不同步（需配置NTP服务）。

通过以上方案，可实现具备自动分片、故障秒级切换的 Redis 三主三从生产级集群，支撑高并发读写与数据高可用需求。