Redis数据库集群（主从复制、哨兵、Cluster）

目录

一、Redis数据库集群概述

二、三种模式介绍

1、主从模式

⭐⭐Redis主从复制实验

2、哨兵

（1）哨兵数据流向：

（2）哨兵模式下的故障迁移

（3）Redis哨兵模式实验

 3、Redis群集

三、 Redis三种集群模式区别

1、主从复制

2、哨兵

3、Cluster 集群模式（Redis官方）

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一、Redis数据库集群概述

redis群集有三种模式，分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster，下面会讲解一下三种模式的工

作方式，以及如何搭建Cluster群集。在Redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复

制、哨兵和集群，下而分别说明它们的作用，以及解决了什么样的问题

⭐主从复制

主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和cluster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:1、故障恢复无法自动化 2、写操作无法负载均衡 3、存储能力受到单机的限制。

⭐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:1、写操作无法负载均衡 2、存储能力受到单机的限制。

⭐集群(cluster官方推荐6台）

通过cluster，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。

二、三种模式介绍

1、主从模式

通过持久化功能，redis保证了即使在服务器重启的情况下也不会丢失(或少量丢失)数据，因

为持久化会把内存中的数据保存到硬盘上，重启会从硬盘上加载数据，但是由于数据是存储

在一台服务器上的，如果这台服务器出现硬盘故障等问题，也会导致数据丢失。为了避免单

点故障，通常的做法是将数据库复制多个副本以部署在不同的服务器上，这样即使有一台服

务器出现故障，其他服务器依然可以继续提供服务，为此，redis提供了复制(replicaation)

功能，可以实现当一台数据库中的数据更新后，自动将更新的数据同步到其他数据库上。在

复制的概念中，数据库分为两类，一类是主数据库(master)，另一类是从数据(slave)。主数

据可以进行读写操作，当写操做导致数据变化时自动将数据同步给数据库，而从数据库一般

是只读的，并接收主数据同步过来的数据。一个主数据库可以拥有多个从数据库，而一个从

数据库只能拥有一个主数据库

主从复制数据流向：

⭐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

⭐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(RDB)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。

⭐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。

⭐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端机几器，如果Mater同时收到多个slave发来的同步请求则waster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。

⭐⭐Redis主从复制实验

搭建Redis主从复制

节点名 IP地址

master 192.168.182.175

slave1 192.168.182.134

slave2   192.168.182.163

1)安装Redis

三台服务器都需要安装

#按需求关闭安全策略

systemctl stop firewalld

systemctl disable firewalld

setenforce 0

yum -y install gcc gcc-c++ make

cd opt

tar -zxvf redis-5.0.9.tar.gz

cd redis-5.0.9

make && make PREFIX=/usr/local/redis install

#Redis源码包中直接提供了makefile文件 直接执行make与make install命令进行安装

 

 cd /opt/utils

.install_server.sh   

#回车，直到出现以下选项，手动修改为“/usr/local/redis/bin/redis-server”

Please select the redis executable path [usrlocalbinredis-server] usrlocalredisbinredis-server

把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

/etc/init.d/redis_6379 stop #停止

/etc/init.d/redis_6379 start #启动

/etc/init.d/redis_6379 restart #重启

/etc/init.d/redis_6379 status #状态

修改配置 /etc/redis/6379.conf 参数

vim /etc/redis/6379.conf

bind 127.0.0.1 192.168.182.163 #70行，添加 监听的主机地址

(2) 修改Redis配置文件

① 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

daemonize yes                       

#137行，开启守护进程

logfile /var/1og/redis_6379.1og    

#172行，指定日志文件目录

dir var/lib/redis6379             

#264行，指定工作目录

appendonly yes                      

#700行，开启 AOF 持久化功能

Slave1、2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

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/redis6379             

#264行，指定工作目录

replicaof 192.168.182.163 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

#重启服务使配置生效

 slave1

 Slave2

 日志内容

进行主从复制验证 tail -f /var/log/redis_6379.log #查看master节点日志 redis-cli info replication #master上验证从节点

Redis查看主从状态命令

2、哨兵

（1）哨兵数据流向：

⭐哨兵监控redis集群的目的

1、首先主节点的信息是配置在哨兵(Sentinel)的配置文件中

2、哨兵节点会和配置的主节点建立起两条连接，分别为:命令连接和订阅连接
PS:Redis发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式:发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。

3、哨兵会通过命令连接每10s发送一次INFO命令，通过INFo命令，主节点会返回自己的run_id和自己的从节点信息

4、哨兵会对这些从节点也建立两条连接命令连接和订阅连接

5、哨兵通过命令连接向从节点发送INFO命令，获取到他的一些信息:

run id (redis服务器id)

role(职能)

从服务器的复制偏移量offset

⭐哨兵之间的监控，以及哨兵集群的（分布式特点-数据共享)：

6、通过命令连接向服务器的sentinel:hello频道发送一条消息，内容包括自己的ip端口、run id、配置.(后续投票的时候会用到)等

7、通过订阅连接对服务器的sentinel:hello频道做了监听，所以所有的向该频道发送的哨兵的消息都能被接受到

8、解析监听到的消息，进行分析提取，就可以知道还有那些别的哨兵服务节点也在监听这些主从节点了，更新结构体将这些哨兵节点记录下来

9、向观察到的其他的哨兵节点建立命令连接----没有订阅连接

⭐⭐命令连接：建立一个连接，用来发送一条命令

目的：为了与对方服务器建立连接和发送请求

⭐⭐订阅连接：为了和对方服务器，保持一个持续性的请求和响应的关系

目的：类似于listen监听，一旦有数据，则会提取到本地服务器

⭐⭐订阅者：发送订阅连接的服务器、服务

解释：对一个服务\服务器进行“持续性的绑定”，用于以后获取数据

⭐⭐发送者：响应进行“订阅”的服务器，反馈自身的数据

解释：向绑定的对象，提供数据的一方

⭐⭐INFO命令：一条命令连接，用来请求、调用备订阅端的本身数据

目的：“提醒”被订阅端 发送数

⭐⭐offset命令：段偏移量，和mysql中postiong类似，主要用于记录每天数据保存在内存n/持久化文件中的位置

解释：就是redis数据库在持久化后保存在文件中的位置\保存在内存中的位置 类似于postion

⭐⭐sentinel：hello频道：哨兵集群中，共享数据、获取数据的一个内存中的信号

目的：让哨兵集群 各个节点之间数据共享，相互发现

（2）哨兵模式下的故障迁移

1、主观下线
哨兵(Sentinel)节点会每秒一次的频率向建立了命令连接的实例发送PING命令，如果在down-after-milliseconds毫秒内没有做出有效响应包括(PONG/LOADING/MASTERDOWN),以外的响应，哨兵就会将该实例在本结构体中的状态标记为SRI_s DOwN主观下线

2、客观下线
当一个哨兵节点发现主节点处于主观下线状态是，会向其他的哨兵节点发出询问，该节点是不是已经主观下线了。如果超过配置参数quorum个节点认为是主观下线时，该哨兵节点就会将自己维护的结构体中该主节点标记为SRIODOWN客观下线询问命令SENTINEL is-master-down-by-addr

3、master选举
在认为主节点客观下线的情况下，哨兵节点节点间会发起一次选举，命令为:SENTINEL is-master-down-by-addr只是runid这次会将自己的runid带进去，希望接受者将自己设置为主节点。如果超过半数以上的节点返回将该节点标记为leacer的情况下，会有该leader对故障进行迁移

4、故障转移
在从节点中挑选出新的主节点
通讯正常
优先级排序
优先级相同时选择offset最大的

优点:
高可用，哨兵模式是基于主从模式的，所有主从模式的优点，哨兵模式都具有有;哨兵集群可以进行故障的自动切换，系统更健壮，可用性更高

缺点:
redis比较难支持在线扩容，在群集容量达到上限时在线扩容会变得很复杂

（3）Redis哨兵模式实验

于主从复制

先查看三台虚拟机状态

Master

 Slave1

 Slave2

 查看主从复制状态

修改配置文件（所有节点）

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 192.168.184.10 6379 2 #84行，修改

指定该哨兵节点监控192.168.184.10:6379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 30000 #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）

#启动哨兵模式

redis-sentinel /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf & #先启动master，再启动slave

#查看哨兵信息

redis-cli -p 26379 info sentinel

#模拟故障

kill -9 redis的进程

 #查看哨兵的信息

redis-cli -p 26379 info sentinel

#查看日志

tail -f /var/log/sentinel.log

 关闭之后 slave1 192.168.182.134顶替为master

 3、Redis群集

（1）redis是一个开源的kevvalue存储系统，受到了广大互联网公司的青睐。redis3.0版本之前只

支持单例模式，在3.0版本及以后才支持集群redis集群采用P2P模式，是完全去中心化的，不存在

中心节点或者代理节点;

（2）为了实现集群的高可用，即判新节点是否健康(能否正常使用)，redis-cluster有一个投票容

错机制如果集群中超过半数的节点投票认为某个节点挂了，那么这个节点就挂了(fail)。这是判断节

点是否挂了的方法

创建redis 6个端口的工作目录1、搭建Cluster集群
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。

cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}

vim /opt/redis.sh
#!/bin/bash
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
sh -x /opt/redis.sh
cd /etc/redis/redis-cluster/redis 6001

vim redis.conf
bind 0.0.0.0
#69行，注释掉bind项或不修改，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-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

appendonly yes
#700行，修改，开启AOF持久化

其他5个配置文件除端口号外改动相同
cp redis.conf ../redis6002/
--->yes

#根据对应配置文件启动redis
vim /opt/redis_start.sh
#!/bin/bash
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis

#根据对应配置文件启动redis
vim /opt/redis_start.sh
#!/bin/bash
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis

sh -x /opt/redis_start.sh

加入集群
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 表示每个主节点有一个从节点

验证：

redis-cli -p 6001 -c         #加-c参数，节点之，间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots    #查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 5461
   2) (integer) 10922        #哈希槽编号范围
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6002        #主节点IP和端口号
      3) " f53d796754794c1ad645a1409f701db1ecac455e"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6004        #从节点IP和端口号
     3) " 4f253390a76552ee7878cba2566571946ce93a78"

三、 Redis三种集群模式区别

1、主从复制

优点：

• 支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离；
• 为了分载 Master 的读操作压力，Slave 服务器可以为客户端提供只读操作的服务，写服务仍然必须由Master来完成；
• Slave 同样可以接受其它 Slaves 的连接和同步请求，这样可以有效的分载 Master 的同步压力；
• Master Server 是以非阻塞的方式为 Slaves 提供服务。所以在 Master-Slave 同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求；
• Slave Server 同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据；

缺点

• Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复（也就是要人工介入）；
• 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性；
• 如果多个 Slave 断线了，需要重启的时候，尽量不要在同一时间段进行重启。因为只要 Slave 启动，就会发送sync 请求和主机全量同步，当多个 Slave 重启的时候，可能会导致 Master IO 剧增从而宕机。
• Redis 较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂；

2、哨兵

优点：

• 哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
• 主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高(可以看作自动版的主从复制)。

缺点：

• Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

3、Cluster 集群模式（Redis官方）

集群特点

• 所有的 redis 节点彼此互联(PING-PONG机制)，内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
• 节点的 fail 是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
• 客户端与 Redis 节点直连，不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点，连接集群中任何一个可用节点即可。