一、部署前环境准备

1.1 Kubernetes 集群要求

部署 Redis 集群需确保 Kubernetes 集群满足以下条件：

• 版本要求：建议使用 v1.18+ 版本，支持 StatefulSet 的稳定特性
• 存储类配置：需提前创建支持动态卷供应的 StorageClass（如云厂商的 SSD 类型）
• 资源配额：每个 Redis 节点建议配置 2核 CPU 和 4GB 内存，集群总资源按节点数×1.5倍预留
• 网络策略：确保 Pod 间可互相通信，开放 6379（Redis 端口）和 16379（集群总线端口）

1.2 镜像选择建议

推荐使用官方维护的 Redis 镜像：

# 官方镜像示例
image: redis:7.0.12-alpine

或基于 Bitnami 的优化镜像（内置集群初始化脚本）：

image: bitnami/redis:7.0.12

二、核心组件部署方案

2.1 StatefulSet 设计要点

Redis 集群需使用 StatefulSet 保证节点稳定性，关键配置如下：

apiVersion: apps/v1
kind: StatefulSet
metadata:
  name: redis-cluster
spec:
  serviceName: redis-cluster
  replicas: 6  # 推荐3主3从配置
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-cluster
  template:
    spec:
      containers:
      - name: redis
        image: redis:7.0.12-alpine
        command: ["redis-server"]
        args: ["--cluster-enabled", "yes",
               "--cluster-config-file", "/data/nodes.conf",
               "--cluster-node-timeout", "5000",
               "--appendonly", "yes"]
        ports:
        - containerPort: 6379
          name: redis
        - containerPort: 16379
          name: cluster
        volumeMounts:
        - name: data
          mountPath: /data
  volumeClaimTemplates:
  - metadata:
      name: data
    spec:
      accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
      resources:
        requests:
          storage: 10Gi

2.2 持久化存储配置

必须配置 AOF 持久化防止数据丢失：

args: [
  "--appendonly", "yes",
  "--appendfsync", "everysec",  # 平衡性能与安全性
  "--auto-aof-rewrite-percentage", "100",
  "--auto-aof-rewrite-min-size", "64mb"
]

三、集群初始化流程

3.1 手动初始化方案

1. 节点准备：部署6个Pod后，获取各节点IP

   kubectl get pods -o wide | grep redis-cluster

2. 创建集群：使用 redis-cli 执行集群创建命令

   redis-cli --cluster create \
   10.244.0.10:6379 10.244.0.11:6379 10.244.0.12:6379 \
   10.244.0.13:6379 10.244.0.14:6379 10.244.0.15:6379 \
   --cluster-replicas 1

3. 验证集群：

   redis-cli -c -h 10.244.0.10 cluster nodes

3.2 自动化初始化方案

推荐使用 Operator 模式（如 Redis Operator）：

apiVersion: redis.redis.opstreelabs.in/v1beta1
kind: RedisCluster
metadata:
  name: redis-cluster
spec:
  clusterSize: 3
  redisExporter:
    enabled: true
  storage:
    volumeClaimTemplate:
      spec:
        accessModes: [ "ReadWriteOnce" ]
        resources:
          requests:
            storage: 10Gi

四、高可用性优化

4.1 节点故障处理

配置 PodDisruptionBudget 防止意外驱逐：

apiVersion: policy/v1
kind: PodDisruptionBudget
metadata:
  name: redis-cluster-pdb
spec:
  minAvailable: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-cluster

4.2 数据备份方案

建议配置定期备份：

# CronJob 示例
apiVersion: batch/v1
kind: CronJob
metadata:
  name: redis-backup
spec:
  schedule: "0 */6 * * *"
  jobTemplate:
    spec:
      template:
        spec:
          containers:
          - name: backup
            image: redis:7.0.12-alpine
            command: ["/bin/sh", "-c"]
            args:
              - |
                TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d%H%M)
                redis-cli -h redis-cluster-0.redis-cluster SAVE
                kubectl cp redis-cluster-0:/data/appendonly.aof /backups/redis-${TIMESTAMP}.aof
          restartPolicy: OnFailure

五、监控与运维

5.1 Prometheus 监控配置

使用 Redis Exporter 暴露指标：

# ServiceMonitor 示例
apiVersion: monitoring.coreos.com/v1
kind: ServiceMonitor
metadata:
  name: redis-monitor
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: redis-cluster
  endpoints:
  - port: redis
    interval: 30s
    path: /metrics

5.2 常见问题排查

1. 集群无法组建：检查防火墙规则是否放行16379端口
2. 内存不足：配置 maxmemory 参数并设置淘汰策略

   args: ["--maxmemory", "2gb", "--maxmemory-policy", "allkeys-lru"]

3. 持久化失败：检查 PVC 绑定状态和存储类权限

六、扩展与升级

6.1 水平扩展方案

1. 修改 StatefulSet 的 replicas 字段
2. 执行集群扩容命令：

   redis-cli --cluster add-node new-node:6379 existing-node:6379
   redis-cli --cluster reshard existing-node:6379

6.2 版本升级流程

1. 创建新版本 StatefulSet
2. 逐个节点执行迁移：

   CLUSTER MEET <new-node-ip> 6379
   CLUSTER SETSLOT <slot> MIGRATING <source-node-id>
   CLUSTER SETSLOT <slot> IMPORTING <target-node-id>
   MIGRATE <key> <target-ip> <target-port> "" 0 5000

通过以上方案，开发者可在 Kubernetes 环境中构建生产级 Redis 集群，实现自动故障恢复、弹性扩展和可视化监控。实际部署时建议先在测试环境验证配置，再逐步迁移至生产环境。