Redis数据库（三）——（主从复制、哨兵模式、集群）
Redis数据库（三）——（主从复制、哨兵模式、集群）
- 一、Redis主从复制
-
- 1、Redis主从模式介绍
- 2、Redis主从复制的流程
- 3、Redis主从复制的作用
- 4、Redis主从复制的搭建
-
- 环境配置/安装包
- 安装Redis（所有主机）
- 修改Master节点Redis配置文件
- 修改Slave节点Redis配置文件
- 验证主从效果
- 二、Redis 哨兵模式
-
- 1、哨兵模式的原理
- 2、哨兵模式主要功能
- 3、哨兵模式的结构
- 4、优点与缺点
- 5、哨兵模式的搭建
-
- 环境配置
- 修改 Redis 配置文件（==所有节点操作==）
- 启动哨兵模式
- 查看哨兵模式信息
- 故障模拟
- 验证结果
- 三、Redis 群集模式
-
- 1、集群模式的搭建
- 所有节点
- 其余节点
- 所有节点
一、Redis主从复制
1、Redis主从模式介绍
- 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(replication)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，当写操作导致数据变化时会自动将数据同步给从数据库，而从数据库一般是只读的，并接受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。
2、Redis主从复制的流程
- （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，Maste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。
3、Redis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。
4、Redis主从复制的搭建
环境配置/安装包
安装包：redis-5.0.7.tar.gz
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 软件 / 安装包 / 工具 |
|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.172.10 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.172.20 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.172.30 | redis-5.0.7.tar.gz |
安装Redis（所有主机）
systemctl stop firewalld
setenforce 0
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
回车四次，下一步需要手动输入
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
修改Master节点Redis配置文件
（192.168.172.10）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
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
修改Slave节点Redis配置文件
（192.168.172.20）、（192.168.172.30）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网卡
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 192.168.172.10 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
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
二、Redis 哨兵模式
哨兵是Redis集群架构中非常重要的一个组件，哨兵的出现主要是解决了主从复制出现故障时需要人为干预的问题。
1、哨兵模式的原理
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。
2、哨兵模式主要功能
- 集群监控:负责监控Redis master和slave进程是否正常工作
- 消息通知:如果某个Redis实例有故障，那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员
- 故障转移:如果master node挂掉了，会自动转移到slave node上
- 配置中心:如果故障转移发生了，通知client客户端新的master地址
使用一个或者多个哨兵(Sentinel)实例组成的系统，对redis节点进行监控，在主节点出现故障的情况下，能将从节点中的一个升级为主节点，进行故障转义，保证系统的可用性。
3、哨兵模式的结构
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。
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。
4、优点与缺点
- 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，哨兵模式都有；主从可以自动切换，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
5、哨兵模式的搭建
环境配置
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 软件 / 安装包 / 工具 |
|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.172.10 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.172.184.20 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.172.30 | redis-5.0.7.tar.gz |
修改 Redis 配置文件（所有节点操作）
systemctl stop firewalld
setenforce 0
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 192.168.172.10 6379 2 #84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.172.10:6379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
PS：先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
注意！先启动主服务器，再启动从服务器
先启动主节点
在启动从节点
查看哨兵模式信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
Master：192.168.172.10
故障模拟
Master：192.168.172.10
查看redis-server进程号
netstat -natp | grep redis
kill -9 11343 #Master节点上redis-server的进程号
验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
三、Redis 群集模式
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redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用、读写分离，但是在这种模式，每台redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存资源，所以加入了 Cluster 群集模式，实现了redis的分布式存储，也就是说，每台redis节点存储着不同的内容
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群集部署建议至少3台以上的master节点，建议使用3主3从六个节点的模式
-
Cluster 群集由多个redis服务器组成的分布式网络服务群集，群集中有多个master主节点，每个主节点都可读可写，节点之间会互相通信，两两相连，redis群集无中心节点
-
在 redis-Cluster 群集中，可以给每个主节点添加从节点，主节点和从节点直接遵循主从模型的特性，当用户需要处理更多读请求的时候，添加从节点可以扩展系统的读性能
-
redis-Cluster 的故障转移：redis群集的主节点内置了类似 redis sentinel 的节点故障检测和自动故障转移功能，当群集中的某个主节点下线时，群集中的其他在线主节点会注意到这点，并且对已经下线的主节点进行故障转移
-
群集进行故障转移的方法和 redis sentinel 进行故障转移的方法基本一样，不同的是，在集群里面，故障转移是由集群中其他在线的主节点复制进行的，所以群集不必另外使用 redis sentinel
1、集群模式的搭建
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 工具 |
|---|---|---|---|
| Master1 | CentOS7 | 192.168.172.10:7001 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master2 | CentOS7 | 192.168.172.20:7002 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master3 | CentOS7 | 192.168.172.30:7003 | redis-5.0.7.tar.gz |
| salve1 | CentOS7 | 192.168.172.40:7004 | redis-5.0.7.tar.gz |
| salve2 | CentOS7 | 192.168.172.50:7005 | redis-5.0.7.tar.gz |
| slave3 | CentOS7 | 192.168.172.60:7006 | redis-5.0.7.tar.gz |
所有节点
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6379
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6379/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6379/
#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/redis6379
vim redis.conf
bind 192.168.172.10 #69行，修改bind项，监听自己的IP
protected-mode no #88行，修改，关闭保护模式
port 7001 #92行，修改，redis监听端口，
daemonize yes #136行，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-6379.conf #840行，取消注释，群集名称文件设置，无需修改
cluster-node-timeout 15000 #846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes #699行，修改，开启AOF持久化
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.172.20:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.172.30:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.172.40:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.172.50:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.172.60:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
其余节点
vim /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
所有节点
启动redis节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6379/
redis-server redis.conf
启动集群
redis-cli --cluster create 192.168.172.10:7001 192.168.172.20:7002 192.168.172.30:7003 192.168.172.40:7004 192.168.172.50:7005 192.168.172.60:7006 --cluster-replicas 1
redis-cli -h 192.168.172.10 -p 7001 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
set name zhangsan
cluster keyslot name #查看name键的槽编号
