Redis主从复制哨兵和集群

Redis主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷:故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。

Redis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;存储能力受到单机的限制;哨兵无法对从节点进行自动故障转移，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。

Redis集群:通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。

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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。

主从复制的作用：

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。

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Master还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r存中，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Master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。

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搭建Redis主从复制

Master节点：192.168.100.130

Slave1节点：192.168.100.131

Slave2节点：192.168.100.132

1.首先三个服务器都要安装Redis服务

2.切换到Master上，修改Redis配置文件

vim /etc/redis/6379.conf

3.修改Redis配置文件（slave节点操作）

vim /etc/redis/6379.conf

4.验证主从

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Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是:当服务器宕机后，需要手动一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点，就有了哨兵机制。

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。

哨兵模式的作用:
监控:哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。

自动故障转移:当主节点不能正常工作时，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，并让其它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。

哨兵结构由两部分组成，哨兵节点和数据节点:

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。

故障转移机制:
1.由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障
每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心跳检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了(单方面的)。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。

⒉.当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法（选举算法）实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。

3.由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下:
●将某一个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点;

●若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点;

●通知客户端主节点已经更换。

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。
心

主节点的选举:
1.过滤掉不健康的（已下线的)，没有回复哨兵 ping响应的从节点。

2.选择配置文件中从节点优先级配置最高的。(replica-priority，默认值为100>)

3.选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。

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

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搭建Redis哨兵模式

Master节点：192.168.100.130

Slave节点1：192.168.100.131

Slave节点2：192.168.100.132

1.修改Redis哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

[root@zzz log]# vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf 

2.开启哨兵模式（所有节点操作）

[root@zzz log]# redis-sentinel sentinel.conf 

模拟主节点故障

登陆哨兵节点查看

切换到原主节点，重启哨兵服务（需要先删除redis_6379.pid文件）

[root@zzz redis-5.0.7]# cd /var/run/
[root@zzz run]# rm redis_6379.pid 
[root@zzz run]# /etc/init.d/redis_6379 restart

切换到Slave节点2：192.168.100.132 （查看日志文件）

[root@send redis-5.0.7]#  vim /var/log/redis_6379.log 

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

维护:从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

集群的作用，可以归纳为两点:
(1）数据分区:数据分区(或称数据分片)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。

Redis单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及;例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

(2）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。

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个哈希槽（编号0-16383)

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应的节点上进行存取操作

以3个节点组L成的集群为例:

节点A包含0到5460号哈希槽

节点B包含5461到10922号哈希槽

节点c包含10923到16383号哈希槽

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B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。

搭建Redis群集模式

master1 ：192.168.100.135

master2: 192.168.100.132

master3: 192.168.100.131

slave1: 192.168.100.136

slave2: 192.168.100.137

slave3: 192.168.100.138

1.首先全部节点安装redis服务

2.创建并复制相关文件（文件名根据端口创建，方便区别）

所有节点

cd /etc/redis/ 

mkdir -p redis-cluster/redis6371 

cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6371/ 

cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6371

##依次创建文档   比如master1 创的6371   master2 创6372 依次类推

3.修改配置文件，开启群集功能

所有节点设置，先设置一个节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.163.11
#88行，修改，关闭保护模式
protected-mode no
#92行，修改，redis监听端口
port 6371
#136行，以独立进程启动
daemonize yes
#699行，修改，开启AOF持久化
appendonly yes
#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-enabled yes
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6371.conf
#846行，取消注释，群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000

4.在这个节点上配置好的文件复制过去

[root@zzz redis6371]# scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6372/redis.conf
[root@zzz redis6371]# scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6373/redis.conf
[root@zzz redis6371]# scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6374/redis.conf
[root@zzz redis6371]# scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6375/redis.conf
[root@zzz redis6371]# scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6376/redis.conf

5.在其他服务器上，根据自己ip和端口，群集文件修改redis.conf

（所有节点）

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6372
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP

#92行，修改，redis监听端口

#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置

6.启动redis节点

（所有节点）

7.启动集群