Redis主从复制、哨兵、集群
Redis主从复制、哨兵、集群
- 一.Redis主从复制
-
- 1.主从复制的作用
- 2.主从复制特点
- 3.主从复制流程
- 4.Redis主从复制搭建实验
- 二.Redis哨兵模式
-
- 1.哨兵的核心功能
- 2.哨兵模式的原理
- 3.哨兵模式的作用
- 4.哨兵的组成节点
- 5.哨兵的启动
- 6.Redis哨兵模式搭建实验
- 三.Redis群集模式
-
- 1.集群的作用
- 2.Redis集群的数据分片
- 3.以三个节点组成的集群为列
- 4.Redis集群的主从复制模型
- 5.Redis集群模式搭建实验
主从复制：
- 主从复制是高可用的Redis基础，哨兵和集群都是在主从复试基础上实现高可用的。
- 主从复制主要实现了数据的多级备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
- 一台master主机可以拥有多台slave从机。而一台slave从机又可以拥有多个slave从机。如此下去，形成强大的多级服务器集群架构（高扩展）。可以避免Redis单点故障，实现容灾恢复效果（高可用）。读写分离的架构，满足读多写少的并发应用场景
- 缺陷：故障恢复无法自动化，写操作无法负载均衡，存储能力收到单机的限制。
哨兵：
- 在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
- 缺陷：写操作无法负载均衡，存储能力收到单机的限制，哨兵无法对从节点进行故障转移，在读写分离场景下，从节点故障会导致读服务不可用，需要对从节点做额外的监控、切换操作。
集群：
- 通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力收到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。
一.Redis主从复制
- 主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点（Master），后者称为从节点（Slave），数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。
- 默认情况下，每台Redis服务器都是主节点，且一个主节点可以有多个从节点（或没有从节点），但一个从节点只能有一个主节点。
1.主从复制的作用
| 作用 | 解释 |
|---|---|
| 数据冗余 | 主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。 |
| 故障恢复 | 当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复:实际上是一种服务的冗余。 |
| 负载均衡 | 在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点)，分担服务器负载;尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量。 |
| 高可用基石 | 除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础。 |
2.主从复制特点
- 1.master可以拥有多个slave
- 2.多个slave可以连接同一个master外，还可以连接到其他slave
- 3.主从复制不会阻塞master，在同步数据时，master可以继续处理client请求
- 4.提高系统的伸缩性
- 5.可以在master禁用数据持久化，注释掉master配置文件中的所有save配置，只需在slave上配置数据持久化
3.主从复制流程
- 1.若启动一个Slave机器进程，则它会向Master机器发送一个"sync command"命令，请求同步连接。
- 2.无论是第一次连接还是重新连接，Master机器都会启动一个后台进程，将数据快照保存到数据文件中（执行rdb操作)，同时Masterf会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中。
- 3.后台进程完成缓存操作之后，Master机器就会向Slave机器发送数据文件，Slave端机器将数据文件保存到硬盘上，然后将其加载到内f中，接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给Slave端机器。若Slave出现故障导致宕机，则恢复正常后会自动重新连接。
- 4.Master机器收到Slave端机器的连接后，将其完整的数据文件发送给Slave端机器，如果Mater同时收到多个slave发来的同步请求，则laster会在后台启动一个进程以保存数据文件，然后将其发送给所有的Slave端机器，确保所有的Slave端机器都正常。
4.Redis主从复制搭建实验
1.实验准备：
| 主机 | IP地址 | 软件 |
|---|---|---|
| Master节点 | 192.168.23.128 | Redis |
| Slave1节点 | 192.168.23.129 | Redis |
| Slave2节点 | 192.168.23.130 | Redis |
2.修改Redis配置文件（Master节点）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行修改监听地址为0.0.0.0，监听所有
daemonize yes #137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379 #264行，指定工作目录
appendonly yes #700行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启服务
3.修改Redis配置文件（Slave节点）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，修改监听地址为0.0.0.0，监听所有
daemonize yes #137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379 #264行，指定工作目录
replicaof 192.168.23.128 6379 #288行，指定要同步的Master节点IP和端口
appendonly yes #701行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启服务
4.验证主从效果
-
在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
-
在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
#Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.23.129,port=6379,state=online,offset=1986,lag=1
slave1:ip=192.168.23.130,port=6379,state=online,offset=1986,lag=1
- 在主Master上创建一个键验证
- 在Slave上查询，只可以查询，不可创建
二.Redis哨兵模式
1.哨兵的核心功能
在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移。
2.哨兵模式的原理
是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的Master，并将所有Slave连接到新的Master。所以整个运行哨兵的集群数量不得少于三个节点。
3.哨兵模式的作用
| 作用 | 解释 |
|---|---|
| 监控 | 哨兵会不断地检查主节点和从节点是否正常运作 |
| 自动故障转移 | 当主节点不能正常工作，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点 |
| 通知（提醒） | 哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端 |
4.哨兵的组成节点
| 节点 | 解释 |
|---|---|
| 哨兵节点 | 哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据 |
| 数据节点 | 主节点和从节点都是数据节点 |
5.哨兵的启动
- 哨兵的启动依赖于主从模式，所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式，所有节点上都需要部署哨兵模式，哨兵模式会监控所有的 Redis 工作节点是否正常，当 Master出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个Master 的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从 Slaves中选取一个作为新的Master。
- 需要特别注意的是，客观下线是主节点才有的概念;如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。
6.Redis哨兵模式搭建实验
1.实验准备：
| 主机 | IP地址 | 软件 |
|---|---|---|
| Master节点 | 192.168.23.128 | Redis |
| Slave1节点 | 192.168.23.129 | Redis |
| Slave2节点 | 192.168.23.130 | Redis |
2.修改Redis哨兵模式的配置文件（所有节点操作）
vim / opt/redis-5.0.7/ sentinel.conf
protected-mode no #17行,关闭保护模式
port 26379 #21行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes #26行，指定sentinel为后合启动
logfile "/var/ log/ sentinel. log" #36行,指定日志存放路径
dir "/var/ lib/redis/6379" #65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.23.128 6379 2 #84行，修改指定该哨兵节点监控192.168.23.128 6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关:至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000 #113行，判定服务器down掉的时间周期，默认3000毫秒（30秒)
sentinel failover-timeout mymaster 180000 #146行，故障节点的最大超时时间为180000 (180秒)
3.启动哨兵模式
先启动Master，再启动Slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf & #"&"表示后台运行
4.查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.23.128:6379,slaves=2,sentinels=3
5.故障模拟
- 查看redis-server进程号
ps -elf | grep redis
5 S root 8458 1 0 80 0 - 39869 ep_pol 15:46 ? 00:00:29 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
5 S root 9933 1 0 80 0 - 38461 ep_pol 17:33 ? 00:00:18 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
0 S root 10519 9726 0 80 0 - 28169 pipe_w 18:21 pts/3 00:00:00 grep --color=auto redis
- 杀死Master节点上redis-server进程号
kill -9 8458 #Mster节点上redis-server进程号
ps -elf | grep redis #再次查看进程
- 验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log #查看哨兵的日志
9933:X 25 Feb 2021 18:29:32.895 * +failover-state-send-slaveof-noone slave 192.168.23.130:6379 192.168.23.130 6379 @ mymaster 192.168.23.129 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:32.954 * +failover-state-wait-promotion slave 192.168.23.130:6379 192.168.23.130 6379 @ mymaster 192.168.23.129 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.694 # +promoted-slave slave 192.168.23.130:6379 192.168.23.130 6379 @ mymaster 192.168.23.129 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.694 # +failover-state-reconf-slaves master mymaster 192.168.23.129 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.774 # +failover-end master mymaster 192.168.23.129 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.774 # +switch-master mymaster 192.168.23.129 6379 192.168.23.130 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.775 * +slave slave 192.168.23.128:6379 192.168.23.128 6379 @ mymaster 192.168.23.130 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:29:33.775 * +slave slave 192.168.23.129:6379 192.168.23.129 6379 @ mymaster 192.168.23.130 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:30:03.839 # +sdown slave 192.168.23.129:6379 192.168.23.129 6379 @ mymaster 192.168.23.130 6379
9933:X 25 Feb 2021 18:30:03.840 # +sdown slave 192.168.23.128:6379 192.168.23.128 6379 @ mymaster 192.168.23.130 6379
- 在selve上再次查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.23.130:6379,slaves=2,sentinels=3
三.Redis群集模式
- 集群，即Redis cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。
- 集群由多个节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。集群中的节点分为主节点和从节点:只有主节点负责读写请求和集群信息的准护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。
1.集群的作用
| 作用 | 解释 |
|---|---|
| 数据分区 | 又称数据分片是集群最核心的功能。集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加;另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务,大大提高了集群的响应能力。 |
| 高可用 | 集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似)﹔当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。 |
2.Redis集群的数据分片
- Redis集群引入了哈希槽的概念。
- Redis集群有16384个l哈希槽(编号0-163833集群的每个节点负责一部分哈希槽。
- 每个Key通过CRc16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作。
3.以三个节点组成的集群为列
| 节点 | 哈希槽值 |
|---|---|
| 节点A | 包含0-5460号哈希槽 |
| 节点B | 包含5461-10922号哈希槽 |
| 节点C | 包含10923到16383号哈希槽 |
4.Redis集群的主从复制模型
- 集群中具有A、B、c三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
- 为每个节点添加一个从节点A1、B1、c1整个集群便有三个Naster节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举:1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。
5.Redis集群模式搭建实验
- redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里所有节点在同一台服务器上模拟:以端口号进行区分:3个主节点端口号:6001/6002/6003，对应的从节点端口号:6004/6005/6006。
1.创建
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6} #递归创建工作目录
ls -r #查看递归目录是否创建成功
cd /opt/redis-5.0.7/src/
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done
2.开启群集功能，其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一样。
cd /etc/ redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0. 1 #69行，注释掉bind项，默认监听所有网卡
protected-mode no #88行,修改,关闭保护模式
port 6001 #92行,修改，redis监听端口，
daemonize yes #136行,开启守护进程,以独立进程启动
appendonly yes #699行,修改,开启AoF持久化
cluster-enabled yes #832行,取消注释,开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf #840行,取消注释,群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #846行,取消注释群集超时时间设置
#因为还有5个配置文件需要改很麻烦，可以把更改好的这个复制给其余5个这样就只需要改92行监听端口和840行文件名称就可以了不需要全部重新改一次了
for i in {2..6}
> do
> /usr/bin/cp -f redis.conf ../redis600$i/redis.conf
> done
3.启动Redis节点
分别进入之前创建的6个文件夹，启动Redis节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf
for i in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
redis-server redis.conf
done
ps -elf | grep redis #查看Redis进程
4.启动集群
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1
#六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候需要输入yes才可以创建
5.测试群集
redis-cli -p 6001 -c #-c参数表示节点之间可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看节点的哈希槽范围
1. 1) (integer) 10923
2) (integer) 16383 #哈希槽编号范围
3) 1) "127.0.0.1" #主节点ip
2) (integer) 6003 #主节点端口
3) "ac76c0f001e19c826343ac41ce9058541da37fca"
4) 1) "127.0.0.1" #主节点IP
2) (integer) 6004 #主节点端口
3) "b7c422177980998c21ec416287b6ec8873bdfb97"
2. 1) (integer) 5461
2) (integer) 10922
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6002
3) "7687a2c7e2b40071981b2a6b2d6a29c0d8207c16"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6006
3) "d7b58172c18df14c8338c9a2ae6671596972ca36"
3. 1) (integer) 0
2) (integer) 5460
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6001
3) "9892237a65dccdb81d64c01d2003cef5fc694fc6"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6005
3) "b20f379155c32df5b1698e888aa3b403178d50dd"
127.0.0.1:6001> set ll 123 #在6001创建一个键
-> Redirected to slot [9069] located at 127.0.0.1:6002
OK
127.0.0.1:6002> CLUSTER KEYSLOT ll #查看ll键的槽位号
(integer) 9069
redis-cli -p 6006 -c
127.0.0.1:6006> KEYS * #对应的从服务器节点也有这个键，别的节点没有
1) "ll"
