Redis数据库（三）——（主从复制、哨兵模式）
一、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(slavc)﹔，数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点
工
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。
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 | 192.168.10.12 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.10.13 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.10.14 | redis-5.0.7.tar.gz |
安装Redis（所有主机）详解请看redis数据库（一）
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（192.168.10.12）
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（192.168.10.13）（192.168.10.14）
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 192.168.172.12 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
注：salve不能进行写入的操作
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。
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。
2.当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Ratt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、所以能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:
- 通知客户端主节点己经更换
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。
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：（1）写操作无法实现负载均衡，存储能力受到单机限制，从节点无法自动故障转移。（2）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 | 192.168.10.12 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.10.13 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.10.14 | 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 192.168.10.12 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 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）
启动哨兵模式
注：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
再启动从节点
查看哨兵模式信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
Master：192.168.10.12
故障模拟
Master：192.168.10.12
查看redis-server进程号
ps aux |grep redis
kill -9 13086 #Master节点上redis-server的进程号
ps aux |grep redis
cd /var/log
tail -f sentinel.log
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf中会有相应的对接切换的记录重新启动原来的master服务器（192.168.10.12）
