redis持久化、主从和哨兵架构

一、redis持久化

1、RDB快照（snapshot）

redis配置RDB存储模式，修改redis.conf文件如下配置：

# 在300s内有100个或者以上的key被修改就会把redis中的数据持久化到dump.rdb文件中
# save 300 100

# 配置数据存放目录（现在指定的是redis目录下的data文件夹）
dir ./data

# 配置rdb文件存储文件名
dbfilename dump.rdb

 也可以在连接redis时手动输入save或者bgsave命令都会将所有redis内存快照生成到一个新的dump.rdb文件，并覆盖原来的rdb文件

bgsave写时复制（COW）机制

主线程在执行redis命令，在内存中生成副本的同时由主线程fork出来的子进程开始读取redis内存中的数据并且写到rdb文件中，fork出来的bgsave子进程和主线程互不影响（redis后台生成rdb文件是采用bgsave方式）

save和bgsave

1. save是和主线程同步执行，bgsave是异步执行
2. save会阻塞其它命令，bgsave在主线程fork时会有短暂的阻塞
3. save不会额外消耗内存，bgsave不会阻塞客户端命令

命令	save	bgsave
IO类型	同步	异步
是否阻塞redis其它命令	是	否(在生成子进程执行调用fork函数时会有短暂阻塞)
复杂度	O(n)	O(n)
优点	不会消耗额外内存	不阻塞客户端命令
缺点	阻塞客户端命令	需要fork子进程，消耗内存

2、AOF（append-only file）

rdb的缺点也非常明显，不是实时持久化数据到rdb文件，如果系统宕机，redis会丢失最近时间的数据。AOF持久化是将修改的每一条指令报存到appendonly.aof文件中（和mysql的redolog一样先写os cache操作系统缓存，每隔一段时间sync到磁盘）

开启aof

修改redis.conf文件如下配置：

# 开启aof
appendonly yes
# aof文件名
appendfilename "appendonly.aof"

# aof三种策略
# 每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync ，非常慢，也非常安全。
# appendfsync always
# 每秒 fsync 一次，足够快，并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。
# appendfsync everysec
# 从不 fsync ，将数据交给操作系统来处理。更快，也更不安全的选择。
# appendfsync no

执行set gaorufeng 123 ex 100 命令生成的aof文件如下（星号后面的数字代表命令有多少个参数，$号后面的数字代表这个参数有几个字符，如果执行带过期时间的set命令，aof文件里记录的是并不是执行的原始命令，而是记录key过期的时间戳）

*5
$3
SET
$9
gaorufeng
$3
123
$4
PXAT
$13
1693895615978

AOF重写 

比如一条自增命令，在生成aof文件就会生成多条指令，incr count命令的aof文件如下：

*2
$4
incr
$5
count
*2
$4
incr
$5
count
*2
$4
incr
$5
count
*2
$4
incr
$5
count

重写的作用旨在减少指令的存储，可以配置aof让redis重写，修改redis.conf文件如下配置

# 当前文件是之前文件大小的两倍（设置100），自动触发重写
auto-aof-rewrite-percentage 100
# aof文件至少要达到64M才会自动重写，文件太小恢复速度本来就很快，重写的意义不大
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

 redis客户端执行bgrewriteaof手动重写aof，此时命令如下：

*3
$3
SET
$5
count
$1
4

aof方式存储数据完整，rdb存储数据文件小，故启动redis时当选rdb恢复内存数据，二进制恢复数据快 

命令	RDB	AOF
启动优先级	低	高
体积	小	大
恢复速度	快	慢
数据安全性	容易丢数据	根据策略决定

3、混合持久化

# 开启混合持久化
aof-use-rdb-preamble yes

在开启aof的前提下，aof重写前内存做rdb快照处理，并且将rdb快照内容和增量的aof修改内存数据的命令存在一起

Redis数据备份策略：

1. 写crontab定时调度脚本，每小时都copy一份rdb或aof的备份到一个目录中去，仅仅保留最近48小时的备份
2. 每天都保留一份当日的数据备份到一个目录中去，可以保留最近1个月的备份
3. 每次copy备份的时候，都把太旧的备份给删了
4. 每天晚上将当前机器上的备份复制一份到其他机器上，以防机器损坏

二、redis主从架构

redis主从架构搭建，配置从节点步骤：

1、进入到redis目录下，创建数据存储目录
mkdir data
cd data
mkdir 6379
mkdir 6380
mkdir 6381

2、copy不同配置文件
cp -r redis.conf redis.conf.6379
cp -r redis.conf redis.conf.6380
cp -r redis.conf redis.conf.6381

3、（6379为主节点，其余为从节点）修改配置文件
vim redis.conf.6379
在6379配置文件中修改如下
port 6379
daemonize yes
protected-mode no
pidfile /var/run/redis_6379.pid
logfile "6379.log"
dir /usr/local/redis/redis-6.2.7/data/6379
# 需要注释掉bind
# bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）

4、配置从节点6380
vim redis.conf.6380
在6380配置文件中修改如下
port 6380
daemonize yes
protected-mode no
pidfile /var/run/redis_6380.pid
logfile "6380.log"
dir /usr/local/redis/redis-6.2.7/data/6380
# 从本机6379的redis实例复制数据，Redis 5.0之前使用slaveof
replicaof 192.168.146.128 6379
# 配置从节点只读
replica-read-only yes

5、配置从节点6381
vim redis.conf.6381
在6381配置文件中修改如下
port 6381
daemonize yes
protected-mode no
pidfile /var/run/redis_6381.pid
logfile "6381.log"
dir /usr/local/redis/redis-6.2.7/data/6381
# 从本机6379的redis实例复制数据，Redis 5.0之前使用slaveof
replicaof 192.168.146.128 6379
# 配置从节点只读
replica-read-only yes

6、先启动主节点6379，后启动从节点6380、6381
src/redis-server redis.conf.6379
src/redis-server redis.conf.6380
src/redis-server redis.conf.6381

7、连接从节点查看是否能获取主节点数据
src/redis-cli -p 6379
src/redis-cli -p 6381

Redis主从工作原理 

如果你为master配置了一个slave，不管这个slave是否是第一次连接上Master，它都会发送一个PSYNC命令给master请求复制数据。

master收到PSYNC命令后，会在后台进行数据持久化通过bgsave生成最新的rdb快照文件，持久化期间，master会继续接收客户端的请求，它会把这些可能修改数据集的请求缓存在内存中。当持久化进行完毕以后，master会把这份rdb文件数据集发送给slave，slave会把接收到的数据进行持久化生成rdb，然后再加载到内存中。然后，master再将之前缓存在内存中的命令发送给slave。

当master与slave之间的连接由于某些原因而断开时，slave能够自动重连Master，如果master收到了多个slave并发连接请求，它只会进行一次持久化，而不是一个连接一次，然后再把这一份持久化的数据发送给多个并发连接的slave。

主从复制(全量复制)流程图：

数据部分复制

当master和slave断开重连后，一般都会对整份数据进行复制。但从redis2.8版本开始，redis改用可以支持部分数据复制的命令PSYNC去master同步数据，slave与master能够在网络连接断开重连后只进行部分数据复制(断点续传)。

master会在其内存中创建一个复制数据用的缓存队列，缓存最近一段时间的数据，master和它所有的slave都维护了复制的数据下标offset和master的进程id，因此，当网络连接断开后，slave会请求master继续进行未完成的复制，从所记录的数据下标开始。如果master进程id变化了，或者从节点数据下标offset太旧，已经不在master的缓存队列里了，那么将会进行一次全量数据的复制。

 主从复制(部分复制，断点续传)流程图：

如果有很多从节点，为了缓解主从复制风暴(多个从节点同时复制主节点导致主节点压力过大)，可以做如下架构，让部分从节点与从节点(与主节点同步)同步数据

Jedis连接代码示例：

    redis.clients
    jedis
    2.9.0

public class JedisSingleTest {

	public static void main(String[] args) {
		JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
		jedisPoolConfig.setMaxTotal(20);
		jedisPoolConfig.setMaxIdle(10);
		jedisPoolConfig.setMinIdle(5);
		
		// timeout，这里既是连接超时又是读写超时，从Jedis 2.8开始有区分connectionTimeout和soTimeout的构造函数
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(jedisPoolConfig, "192.168.146.128", 6379, 3000, null);
        
        Jedis jedis = null;
        try {
            //从redis连接池里拿出一个连接执行命令
            jedis = jedisPool.getResource();

            System.out.println(jedis.set("single", "gao"));
            System.out.println(jedis.get("single"));

            //管道示例
            //管道的命令执行方式：cat redis.txt | redis-cli -h 127.0.0.1 -a password - p 6379 --pipe
            Pipeline pl = jedis.pipelined();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                pl.incr("pipelineKey");
                pl.set("gao" + i, "gao");
            }
            List