Redis Cluster 采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群的状态，每个节点都和其他所有节点连接，节点之间使用流言协议 (Gossip Protocols) 去传播信息以及发现新的节点。
Redis Cluster 的主要目的是将不同的 key 分散放置到不同的 Redis 节点。
分片
分片：按照某种规则去划分数据库，分散存储在多个节点上。
常见的两种分片方式是顺序分区和 Hash 分区：
| 方式 | 说明 | 特点 | 产品 |
|---|---|---|---|
| 顺序分区 | 按顺序进行分区 | 数据分散度易倾斜，键值业务相关，可顺序访问，支持批量操作 | BigTable、HBase |
| 哈希分区 | key 取 Hash 进行分区 | 数据分散度高，键值分布业务无关，无法顺序访问，支持批量操作 | 一致性哈希Memcache、Redis Cluster |
Hash 分区主要有三种方式：
1、节点取余分区
客户端分片，分区位置 = hash(key) % nodes，nodes 指节点数。
存在的问题：如果扩容，约 80% 的数据会做漂移，如果是翻倍扩容，约 50% 的数据会做漂移，大量的漂移会影响系统性能，建议翻倍扩容。
2、一致性哈希分区
待续
3、虚拟槽分区
预设虚拟槽：每个槽映射一个数据子集，一般比节点数大。
Redis Cluster 使用的分区方式，服务端分片。Redis Cluster 中有一个16384 (0~16383) 长度的虚拟槽。
分区位置 = hash(key) % 16383。
像节点取余分区和一致性哈希分区都有一个问题，就是添加节点之后，数据会进行漂移，存在丢数据的可能性，只能作为缓存场景来使用。而虚拟槽分区是不存在这样的问题的，因为每个槽负责的范围是固定的，加了新节点，也不会把其他节点的槽抢过去。
基本架构
节点：Redis Cluster 中会有多个节点，节点之间是相互通信的，且每个节点都负责读写。
meet 操作（gossip 协议）：节点之间相互通信的基础。假如现在有 5 个节点，node1 节点对 node2、node3、node4、node5 节点分别发送了一个 meet 操作，node2 等节点会各自返回一个 pong 命令（表示 Redis 服务运行正常），其他节点可以自动找到，最终所有节点都可以相互通信。
分配槽：需要给节点分配虚拟槽。
对于客户端来说，只需要计算 slot = hash(key) %16383。
复制：为了保证高可用，每一个节点都有一个 slave 节点。
搭建集群
配置开启 Redis，原生命令安装和官方工具安装这一步是一样的。这里 Redis 五个节点用五个端口进行区分，分别是 7000、7001、7002、7003、7004。
Redis 节点 redis/config/redis-7000.conf 配置（redis.conf 模板文件在 redis/redis.conf，这里只给出一个节点配置，其余节点只能端口号不同）：
# 关闭保护模式
protected-mode no
# 配置启动端口
port 7000
# 配置后台启动
daemonize yes
# 修改pidfile指向路径 redis-${port}.pid
pidfile /var/run/redis-7000.pid
# 日志记录方式 redis-${port}.log
logfile "redis-7000.log"
# 配置dump数据存放目录
dir "/opt/soft/redis/data/"
# 配置dump数据文件名 redis-${port}.rdb
dbfilename dump-7000.rdb
# 开启集群模式
cluster-enabled yes
# cluster节点超时时间,毫秒
cluster-node-timeout 15000
# cluster配置文件
cluster-config-file "nodes-7000.conf"
# 是否需要集群内所有节点都能提供服务才认为集群是正确的,默认yes
cluster-require-full-coverage no
启动命令：
# redis-server redis-7000.conf
继续操作，分别启动剩余 7001、7002、7003、7004 端口的节点。此时各个节点没有进行任何通信，各自都是孤立的。
原生命令安装
首先进行 meet 操作（gossip 协议）：
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster meet 127.0.0.1 -p 7001 //在 7000 上执行命令，7000 端口的 redis 节点 meet 7001端口的 redis 节点
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster meet 127.0.0.1 -p 7002
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster meet 127.0.0.1 -p 7003
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster meet 127.0.0.1 -p 7004
然后分配槽：
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7000 cluster addslots {0...3276} //在 7000 上执行命令
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7001 cluster addslots {3277...6553}
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7002 cluster addslots {6554...9829}
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7003 cluster addslots {9830...13105}
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 7004 cluster addslots {13106...16383}
这样所有槽分配之后，集群就算基本建立完成了。
最后需要设置主从（只有有了主从关系后，才可以实现故障自动转移）：
# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 8000 cluster replicate ${node-id-7000} //在 8000 上执行命令
node-id 是指集群的一个节点 id，在集群启动的时候就会进行分配，需要注意的是，这里的 node-id 非单机节点的 runid，runid 重启会重置，node-id 重启不会重置。
官方工具安装（生产推荐）
Redis Cluster 官方提供了 Ruby 的安装脚本，相比于原生命令安装要容易很多。
Linux 上安装 Ruby 环境：
# wget -P /usr/local http://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.6/ruby-2.6.3.tar.gz
# cd /usr/local
# tar -zxvf ruby-2.6.3.tar.gz //解压缩
# cd ruby-2.6.3
# ./configure -prefix=/usr/local/ruby //配置
# make
# make install //安装
# cd /usr/local/ruby
# cp bin/ruby /usr/local/bin
# cp bin/gem /usr/local/bin
安装 Ruby Redis 客户端：
# wget -P /usr/local http://rubygems.org/downloads/redis-4.1.2.gem
# cd /usr/local
# gem install -l redis-4.1.2.gem //安装rubygem redis
# gem list --check redis gem
# cp /usr/local/redis/src/redis-trib.rb /usr/local/bin //安装redis-trib.rb
redis-trib 安装 Redis Cluster：
一键开启：
./redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:7000 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003 127.0.0.1:7004 127.0.0.1:8000 127.0.0.1:8001 127.0.0.1:8002 127.0.0.1:8003 127.0.0.1:8004
这个命令表示创建集群，–replicas 1 表示每个主节点配备一个从节点，前五个 7000 到 7004 的端口表示主节点，后五个 8000 到 8004 的端口表示从节点，7000 对应 8000，7001 对应 8001，以此类推。
相比原生命令安装，官方工具安装更高效、准确，生成环境可使用。