redis之主从复制、哨兵模式、群集模式
文章目录
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- Redis主从复制
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- Redis主从复制的概念
- Redis主从复制的作用
- Redis主从复制的流程
- Redis主从复制的搭建
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- 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
- Redis 哨兵模式
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- 哨兵模式的原理
- 哨兵模式的作用
- 哨兵模式的结构
- 哨兵模式的搭建
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- 修改 Redis 配置文件（所有服务器）
- 启动哨兵模式
- 查看哨兵模式信息
- 故障模拟
- 验证结果
- Redis 群集模式
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- redis群集的概念
- 集群的作用
- Redis集群的数据分片
- 搭建Redis 群集模式
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- 创建并复制相关文件
- 修改配置文件，开启群集功能
- 启动redis节点
- 启动集群
- 测试群集
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Redis主从复制
Redis主从复制的概念
- 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；
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。
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。
Redis主从复制的流程
- 第一步：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。
- 第二步：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。
- 第三步：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。
- 第四步：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。
Redis主从复制的搭建
实验环境
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.249.10 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.249.20 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.249.30 | 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
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
#回车四次后，手动输入，需要一次性输入正确
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
Master：192.168.249.10
vim /etc/redis/6379.conf
#70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
bind 0.0.0.0
#137行，开启守护进程
daemonize yes
#172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行，指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
/etc/init.d/redis_6379 restart
注；如果重启服务出现 (error) NOAUTH Authentication required 报错，请删除认证密码，即可重启成功
修改Slave节点Redis配置文件
Slave1：192.168.249.20
Slave2：192.168.249.30
vim /etc/redis/6379.conf
#70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网卡
bind 0.0.0.0
#137行，开启守护进程
daemonize yes
#172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行，指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#288行，指定要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.249.10 6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
/etc/init.d/redis_6379 restart
验证主从效果
Master：192.168.249.10
查看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
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。
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。
哨兵模式的结构
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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。
注意：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。
哨兵模式的搭建
实验环境
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.249.10 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.249.20 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.249.30 | redis-5.0.7.tar.gz |
修改 Redis 配置文件（所有服务器）
Master：192.168.249.10
Slave1：192.168.249.20
Slave2：192.168.249.30
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
#17行，关闭保护模式
protected-mode no
#21行，Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
#26行，指定sentinel为后台启动
daemonize yes
#36行，指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
#65行，指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.249.10:6379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 monitor mymaster 192.168.249.10 6379 2
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000
启动哨兵模式
Master：192.168.249.10
Slave1：192.168.249.20
Slave2：192.168.249.30
先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
主节点：
从节点：
查看哨兵模式信息
Master：192.168.249.10
redis-cli -p 26379 info Sentinel
故障模拟
Master：192.168.249.10
#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号，模拟故障
kill -9 46451 #Master节点上redis-server的进程号
验证结果
Master：192.168.249.10
tail -f /var/log/sentinel.log
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
Redis 群集模式
redis群集的概念
- 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
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。
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
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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。
| 主机 | 操作系统 | IP：端口 | 安装包 |
|---|---|---|---|
| Master1 | CentOS7 | 192.168.249.10:6371 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master2 | CentOS7 | 192.168.249.20:6372 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master3 | CentOS7 | 192.168.249.30:6373 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.249.40:6374 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.249.50:6375 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave3 | CentOS7 | 192.168.249.60:6376 | redis-5.0.7.tar.gz |
创建并复制相关文件
所有节点都要做
#创建文件，文件名要根据端口创建，方便区别
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/
修改配置文件，开启群集功能
所有节点都做，可先设置一个节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.249.10
#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
将配置好的文件复制到其它服务器
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.249.20:/etc/redis/redis-cluster/redis6372/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.249.30:/etc/redis/redis-cluster/redis6373/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.249.40:/etc/redis/redis-cluster/redis6374/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.249.50:/etc/redis/redis-cluster/redis6375/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.249.60:/etc/redis/redis-cluster/redis6376/redis.conf
其它服务器
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6372
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.249.20
#92行，修改，redis监听端口
port 6372
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6372.conf
启动redis节点
所有节点执行
#每台服务器进入对应的文件中，执行命令
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
redis-server redis.conf
ps -ef | grep redis
启动集群
Master1 192.168.249.10:6371
redis-cli --cluster create 192.168.249.10:6371 192.168.249.20:6372 192.168.249.30:6373 192.168.249.40:6374 192.168.249.50:6375 192.168.249.60:6376 --cluster-replicas 1
测试群集
redis-cli -h 192.168.249.10 -p 6371 -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 test lisi
cluster keyslot test #查看name键的槽编号
