黑马Redis笔记高级篇 | 分布式缓存

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1、Redis持久化（解决数据丢失）

1.1 RDB持久化

1.1.1 定义

RDB全称Redis Database Backup file（Redis数据备份文件），也被叫做Redis数据快照。 简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中。当Redis实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。
快照文件称为RDB文件，默认是保存在当前运行目录

RDB执行时机：

1. Redis停机时会执行一次RDB。 （save命令由Redis主进程来执行RDB，会阻塞所有命令；bgsave命令则开启子进程执行RDB，是异步的，避免主进程受到影响）

2. Redis内部有触发RDB的机制，可以在redis.conf文件中找到。

1.1.2 异步持久化bgsave原理

RDB方式bgsave的基本流程？

1. fork主进程得到一个子进程，共享内存空间
2. 子进程读取内存数据并写入新的RDB文件
3. 用新RDB文件替换旧的RDB文件。

fork采用的是copy-on-write技术：
当主进程执行读操作时，访问共享内存；
当主进程执行写操作时，则会拷贝一份数据，执行写操作。

RDB会在什么时候执行？save 60 1000代表什么含义？
默认是服务停止时执行。也可以配置config文件触发执行。
save 60 1000代表60秒内至少执行1000次修改则触发RDB

RDB的缺点？
RDB执行间隔时间长，两次RDB之间写入数据有丢失的风险
fork子进程、压缩、写出RDB文件都比较耗时

1.2 AOF持久化

AOF全称为Append Only File（追加文件）。Redis处理的每一个写命令都会记录在AOF文件，可以看做是命令日志文件。

1.3 RDB和AOF比较

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2、Redis主从（解决并发问题）

2.1 搭建主从架构

单节点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，就需要搭建主从集群，实现读写分离。
因为根据经验，对Redis的操作大部分都是读，写操作占少数，所以在集群中采用读写分离，同时以少量主节点和大量从节点搭配，大大提升Redis的读取性能。主节点需要注意的就是数据同步如何同步给从节点。

在同一台服务器上搭建集群的步骤：
1、安装Redis，这里不赘述，博主的redis是在云服务器上利用宝塔面板自动安装的，默认安装在/www/server/redis目录下。
2、这里我会在同一台服务器上开启3个redis实例，模拟主从集群，端口为7001、7002、7003。
3、准备实例和配置。要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。我在/tmp/目录下分别创建了7001、7002、7003三个子目录。# 创建目录 mkdir 7001 7002 7003
4、检查原始/www/server/redis/redis.conf文件中，持久化模式保持为默认的RDB模式，AOF保持关闭状态。
5、然后将/www/server/redis/redis.conf文件拷贝到/tmp/7001、/tmp/7002、/tmp/7003三个目录中
6、修改每个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为7001、7002、7003，将rdb文件保存位置都修改为自己所在目录，具体执行命令详见黑马的资料
7、虚拟机本身有多个IP，为了避免将来混乱，我们需要在redis.conf文件中指定每一个实例的绑定ip信息（这里我直接将ip全部设置为云服务器ip）
8、由于我的数据库设置了数据库，在后续开启主从关系会出现主节点使用info replication查到的connected_slaves是0的情况。因此需要在从节点的配置文件中添加一行masterauth 自己的密码

集群搭建成功：

红色框验证数据同步，绿色框验证读写分离（只有主节点能写入）

2.2 主从数据同步原理

2.2.1 全量同步

主从第一次同步是全量同步


全量同步：

2.2.2 增量同步

但如果slave重启后同步，则执行增量同步

主-从-从链式结构示意图：

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3、Redis哨兵（解决故障恢复问题）

3.1哨兵的作用和原理

1、服务状态监控

2、选举新的master

3、如何实现故障转移

3.2搭建哨兵集群

搭建哨兵集群流程（基于上文搭建的Redis集群搭建）：
1、在/tmp/下创建s1，s2，s3三个目录mkdir s1 s2 s3
2、在s1，s2，s3目录下创建sentinel.conf，写入哨兵配置信息，这部分参见黑马资料（因为我的redis设置了密码，所以sentinel.conf中需要添加sentinel auth-pass mymaster(集群名称) 密码）
3、在/tmp/下执行redis-sentinal s1/sentinel.conf或者redis-server s1/sentinrl.conf --sentinel启动哨兵sentinel，三台都要启动，此时哨兵已经监控了Redis集群（这里有大坑，本人的Redis集群时在云服务器上搭建的，要在安全组设置开启哨兵对应的端口，否则哨兵间不能进行通信，该情况表现为sentinel启动后日志出现+sdown sentinel 一串sentinelid...）

哨兵启动：
红框表示监控的集群信息，该集群有三个节点7001，7002和7003，其中主节点是7001
绿框表示哨兵集群信息，还有两个哨兵分别在27002和27003端口
这些信息都会被记录在sentinel.conf中

测试节点恢复：
1、主观下线，客观下线

2、哨兵选主，因为只需要一个哨兵做故障恢复

3、重新选取新的主节点并更新配置
选取新的master -> 将新选取的主节点7003设置为slaveof no one -> 将原本的主节点7001关于主节点的配置删除 -> 将新的主节点广播给剩余节点（7002）

4、手动重启7001端口
启动后自动执行replicaof ip 7002 ，成为一个从节点，同时重新进行全量同步。

3.3RedisTemplate的哨兵模式

1、在pom文件中引入redis的starter依赖：

		<dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>

2、然后在配置文件application.yml中指定sentinel相关信息：

spring:
  redis:
    password: 1234 #如果Redis有密码市一定要配置密码
    sentinel:
      master: mymaster #指定master名称
      nodes: # 指定Redis集群信息
        - ip地址:27001
        - ip地址:27002
        - ip地址:27003

3、配置主从读写分离（在启动类中）

@SpringBootApplication
public class RedisDemoApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RedisDemoApplication.class, args);
    }

    @Bean
    public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer(){
        return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
    }
}

主从自动切换和读写分离由客户端自动完成。

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4、Redis分片集群（增强存储能力）

4.1 搭建分片集群

1、在/tmp目录下删除之前的7001、7002、7003这几个目录，重新创建出7001、7002、7003、8001、8002、8003目录rm -rf 7001 7002 7003 # 删除旧的，避免配置干扰、mkdir 7001 7002 7003 8001 8002 8003 #创建目录
2、在/tmp下准备一个新的redis.conf文件

port 7001
# 开启集群功能
cluster-enabled yes
# 集群的配置文件名称，不需要我们创建，由redis自己维护
cluster-config-file /tmp/7001/nodes.conf
# 节点心跳失败的超时时间
cluster-node-timeout 5000
# 持久化文件存放目录
dir /tmp/7001
# 绑定地址
bind 0.0.0.0
# 让redis后台运行
daemonize yes
# 注册的实例ip
replica-announce-ip 你的ip
# 保护模式
protected-mode no
# 数据库数量
databases 1
# 日志
logfile /tmp/7001/run.log
# 密码
# 连接到节点的密码
requirepass 你的密码
# 节点之间的互访访问的密码
masterauth 你的密码

3、将这个文件拷贝到7001、7002、7003、8001、8002、8003目录下：echo 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -t -n 1 cp redis.conf # 执行拷贝
4、修改每个目录下的redis.conf，将其中的6379修改为与所在目录一致printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t sed -i 's/6379/{}/g' {}/redis.conf # 修改配置文件
5、直接启动服务printf '%s\n' 7001 7002 7003 8001 8002 8003 | xargs -I{} -t redis-server {}/redis.conf # 一键启动所有服务
6、带密码的集群创建（后面加 -a 密码）redis-cli --cluster create ip地址:7001 ip地址:7002 ip地址:70039 ip地址:8001 ip地址:8002 ip地址:8003 --cluster-replicas 1 -a 密码

创建成功！（云服务器用户注意云服务器和宝塔都得开放端口17001，17002，17003，18001，18002，18003，这些是集群的总线端口。）

每个Redis集群中的节点都需要打开两个TCP连接。一个连接用于正常的给Client提供服务，比如7001，还有一个额外的端口（通过在这个端口号上加10000）作为数据端口，例如：redis的端口为7001，那么另外一个需要开通的端口是：7001 + 10000， 即需要开启 17001。17001端口用于集群总线，这是一个用二进制协议的点对点通信信道。这个集群总线（Cluster bus）用于节点的失败侦测、配置更新、故障转移授权，等等。

7、查询redis集群状态redis-cli -p 7001 -a 密码 cluster nodes

4.2 散列插槽

验证：redis-cli -c -p 7001 -a 密码

4.3 集群伸缩

【案例】

1、启动一个新的redis实例，端口为7004redis-server 7004/redis.conf（云服务器和宝塔面板放开7004 和 17004端口）
2、添加7004到之前的集群，并作为一个master节点redis-cli -a 密码 --cluster add-node ip地址:7004 ip地址:7001
3、给7004节点分配插槽，使得num这个key可以存储到7004实例redis-cli -a 密码 --cluster reshard ip地址:7001，这里执行时需要输入：转移到插槽数量，接受插槽的节点id，原始插槽节点id

【练习】删除7004这个实例
1、将7004节点上的所有插槽转移到其他节点上（我返回给7001）redis-cli -a 密码 --cluster reshard ip地址:7004
2、删除节点redis-cli -a 密码 --cluster del-node ip地址:7004 节点id

4.4 故障转移

4.4.1 自动故障转移

4.4.2 手动故障转移

4.5 RedisTemplate访问分片集群

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