什么是redis主从复制、哨兵模式及集群（图文详解）

redis主从复制及哨兵模式概述

一、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。

二、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。

三、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。

Redis主从复制

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

1.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。
2.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。
3.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。
4。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，然后将其加载到内存中，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。

部署Redis主从复制

一、环境部署

主机	ip	安装包
Master节点	192.168.154.30	redis-5.0.7.tar
Slave1节点	192.168.154.40	redis-5.0.7.tar
Slave2节点	192.168.154.50	redis-5.0.7.tar

二、关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

三、安装Redis

yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
Please select the redis executable path[/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

四、修改Redis 配置文件(Master节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0			#70行，修改监听地址为0.0.0.0
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

五、修改Redis 配置文件(Slave节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0				#70行，修改监听地址为
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 192.168.154.30 6379		#288行，指定要同步的Master节点IP和端口
appendonly yes				#700行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart

六、验证主从效果
1、在Master节点上看日志:

tail -f /var/log/redis_6379.log
Replica 192.168.154.40:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.154.40:6379 asks for synchronization

2、在Master节点上验证从节点

redis-cli info replication
#Replication
role:master
connected slaves:2
slave0:ip=192.168.154.40, port=6379, state=online, offset=182, lag=0
slave1:ip=192.168.154.50, port=6379, state=online, offset=182, lag=0

Redis哨兵模式

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。

哨兵模式原理

哨兵(sentinel):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的数量不得少于3个节点。

哨兵模式的作用

1.监控:哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常.
2.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，并让其他从节点改为复制新的主节点。
3.通知(提醒)：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端.

哨兵结构由组成

1.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。
2.数据节点:主节点和从节点都是数据节点。

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，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。

部署redis哨兵模式

一、环境部署

主机	ip	安装包
Master节点	192.168.154.30
Slave1节点	192.168.154.40
Slave2节点	192.168.154.50

二、关闭防火墙

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0

三、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为后台启动
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 192.168.154.30 6379 2 	#84行， 修改
指定该哨兵节点监控192.168.154.30:6379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30000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 )

四、从服务器配置

cd /opt/redis-5.0.7/
scp sentinel.conf 192.168.154.40:/opt/redis-5.0.7
scp sentinel.conf 192.168.154.50:/opt/redis-5.0.7

五、启动哨兵模式
1.先启master,再启slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

六、查看哨兵模式信息

redis-cli -p 26379 info sentinel.conf

模拟故障

1.确认master状态
master：192.168.154.30

ps aux | grep redis		#查看redis-server进程号

2.杀死 Master 节点上redis-server的进程号，模拟故障

kill -9 59552   #Master节点上redis-server的进程号

3.验证结果

tail -f /var/log/sentinel.log
或
redis-cli -p 26379 info sentinel

redis群集模式

集群，即Redis ICluster, 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

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--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对应的节点上进行存取操作

以3个节点组成的集群为例

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Master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

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.环境部署

主机	操作系统	IP	安装包
Master	CentOS7	192.168.154.30	redis-5.0.7.tar.gz

2.创建相关文件

cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis1{1..6}

3.复制相关文件

for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis1$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis1$i
done

4.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/redis11
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
cluster-enabled yes 	#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-11.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
appendonly yes		#700行，修改，开启AOF持久化

其他的5个文件可以直接用for循环复制过去修改
for i in {2..6}
do
/usr/bin/cp -f redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis1$i
done

后面改下端口就行

5.启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令: redis-server redis.conf ，来启动redis节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis11
redis-server redis.conf
或
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis1$d
redis-server redis.conf
done

ps -ef| grep redis

6.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。
--replicas 1表示每个主节点有1个从节点。

7.测试群集

redis-cli -p 6001 -c		#加-c参数，节点之间就可以互相跳转
CLUSTER SLOTS