目录
前言
一、Redis群集模式
1.1 主从复制
1.2 哨兵模式
1.3 集群
二、 主从复制
2.1 主从复制概述
2.2 Redis 主从复制作用
2.3 主从复制流程
2.4 redis 主从复制部署
2.4.1 环境准备
2.4.2 master节点
2.4.4 验证主从效果
三、哨兵模式
3.1 哨兵模式 群集架构
3.2 哨兵模式原理
3.2.1 主要功能
3.3 哨兵模式的作用
3.4 哨兵模式的结构
3.5 哨兵的工作过程
3.6 哨兵模式故障转移机制
3.6.1 主观下线
3.6.2 客观下线
3.7 主节点的选举
3.8 哨兵部署
3.8.1 部署主从复制
3.8.2 修改Redis 哨兵模式的配置文件(所有节点操作)
3.8.3 启动哨兵模式
3.8.4 查看哨兵信息
3.8.5 模拟故障
四、Redis集群模式
4.1 集群的作用
4.2 集群模式的数据分片
4.3 集群模式的主从复制模型
4.4 Redis 集群部署
4.4.1 环境准备
4.4.2 创建目录复制配置文件到对应的节点上
4.4.3 修改主配置文件,设置开启群集功能
4.4.4 启动所有redis节点
4.4.5 启动群集
4.4.6 测试集群
五、总结
前面我们了解了MySQL数据库的主从等服务、今天我们来了解一下redis的相应服务
redis群集有三种模式,分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster群集,下面会讲解一下三种模式的工作方式,以及如何搭建:Cluster群集
在Redis中,实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和集群,下面分别说明它们的作用,以及解决了什么样的问题
主从复制是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份,以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
缺陷:故障恢复无法自动化:写操作无法负载均衡:存储能力受到单机的限制。
在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复
缺陷:写操作无法负载均衡,存储能力受到单机的限制,哨兵无法对从节点进行自动故障转移
在读写分离场景下,从节点故障会导致读服务不可用,需要对从节点做额外的监控、切换操作
通过集群,redis解决了写操作无法负载均衡,以及存储能力受到单机限制的问题,实现了较为完善的高可用方案
注:mysql读写分离通过中间件实现;redis是自带读写分离
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;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。
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。
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(RDB)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,Master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。
④Master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,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端服务器器,确保所有的slave端服务器都正常。
Master节点 CentOS 7 192.168.10.13 redis-5.0.7.tar. gz
Slave1节点 CentOS 7 192.168.10.14 redis-5.0.7.tar.gz
Slave2节点 CentOS 7 192.168.10.16 redis-5.0.7.tar.gz
#关闭防火墙和核心防护
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
#进行redis的安装(所有主机都需要安装)
yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make -j 3 && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#Master节点(192.168.10.13):
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 #重启redis服务
#slaves节点(192.168.10.14、192.168.10.15):
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 192.168.10.13 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
#进行主从复制验证
tail -f /var/log/redis_6379.log #查看master节点日志
redis-cli info replication #master上验证从节点
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 #重启redis服务
2.4.3 slaves节点(192.168.10.14、192.168.10.16)
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 192.168.10.13 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
14和16机器同步操作
#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
127.0.0.1:6379> info replication
#创建数据验证
##在master创建数据
set name yxp
##在从节点上查看
get name
在Master节点上看日志
在Master节点上验证从节点
创建数据验证
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
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。
(1)集群监控:负责监控 Redis master 和 slave 进程是否正常工作
(2)消息通知:如果某个 Redis 实例出现故障,那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员
(3)故障转移:如果 master node 挂掉了,会自动转移到 slave node 上
(4)配置中心:如果故障转移发生了,通知 client 客户端习新的 master 地址
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。
精简版:
1、三个哨兵之间建立连接,周期性检测队友是否存货(ping命令 做心跳检测)
2、哨兵会向master节点发送命令连接和订阅连接(为了周期性的获取master节点数据)
3、哨兵向master周期性发送info命令,master存活的情况下会返回master节点信息和节点位置
4、哨兵收到master返回的信息后会再向slave节点发送info命令,slaves会返回数据,从而哨兵就可以获取redis所有集群信息
5、哨兵会服务器发送命令连接,建立自己的Hello频道,哨兵会向这个Hello频道建立订阅,用于哨兵之间的消息共享
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。如果主节点在一定时间范围内不回复或者回复一个错误消息,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,这样就客观下线。
2. 当主节点出现故障,此时哨兵节点就会通过raft 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。所以整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:
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。
哨兵节点会每秒一次的频率向建立了命令节点的实例发送ping命令,如果在 down-after-milliseconds 毫秒内没有做出有效响应包括(pong/loading/masterdown)以外的响应,哨兵就会将该实例在本结构体中的状态标记为 sri_s_down 主观下线
当一个哨兵节点发现主节点处于主观下线状态时,就会向其他的哨兵节点发出询问,该节点是否已经主观下线。如果超过配置参数 quorum 个节点认为是主观下线时,该哨兵节点就会将自己维护的结构体中该主节点标记为 sri_o_down 客观下线
1. 过滤掉不健康的(已下线的),没有回复哨兵 ping 响应的从节点
2. 选择配置文件中从节点优先级配置最高的。(replica-priority,默认值为100)
3.选择复制偏移量最大,也就是复制最完整的从节点
哨兵的启动依赖与主从模式,所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式
参考上文 2.4 主从复制部署
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 192.168.10.13 6379 2 #84行, 修改
指定该哨兵节点监控192.168.10.13:6379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 )
#注意:先启master,再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.10.13:6379,slaves=2,sentinels=3
[1]+ 完成 redis-sentinel sentinel.conf
#在Master 上查看redis-server进程号:
ps -ef | grep redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 39871 #Master节点上redis-server的进程号
#验证master是转换至从服务器
tail -f /var/log/sentinel.log
#在Slave上查看是否转换成功
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
在Master 上查看redis-server进程号
杀死 Master 节点上redis-server的进程号
验证master是转换至从服务器
在Slave上查看是否转换成功
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。
①数据分区:数据分区(或称数据分片) 是集群最核心的功能
②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。
<- - -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
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位为主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。
redis的集群一般需要**6个节点,3主3从**。 方便起见, 这里所有节点在3台服务器上模拟,每台主机上设置一主一备,以IP地址和端口进行区分:
服务器类型 |
系统和IP地址 |
需要安装的组件 |
节点端口 |
Master 1 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.13 |
redis-5.0.7.tar.gz |
6001 |
Slave 1 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.13 |
redis-5.0.7.tar.gz |
7001 |
Master 2 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.14 |
redis-5.0.7.tar.gz |
6002 |
Slave 2 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.14 |
redis-5.0.7.tar.gz |
7002 |
Master 3 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.16 |
redis-5.0.7.tar.gz |
6003 |
Slave 3 |
CentOS7.4(64位) 192.168.10.16 |
redis-5.0.7.tar.gz |
7003 |
修改每台服务器的主机名
#第一台主机:192.168.10.13
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6001
mkdir -p redis-cluster/redis7001
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6001/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6001/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7001/
#第二台主机:192.168.10.14
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6002
mkdir -p redis-cluster/redis7002
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6002/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7002/
#第三台主机:192.168.10.16
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6003
mkdir -p redis-cluster/redis7003
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6003/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7003/
#Master1配置如下,其他5个服务器的配置文件类似,注意6个端口都要不一样。
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
bind 192.168.111.50 #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 6001 #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
在Master1节点上将配置文件到其他两台Master节点中
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf [email protected]:/etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf
将Master节点上的配置文件再复制到各自的从服务器中
#将Master1的主配置文件复制到Slave1
cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7001/redis.conf
#将Master2的主配置文件复制到Slave2
cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7002/redis.conf
#将Master3的主配置文件复制到Slave3
cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7003/redis.conf
修改除Master1节点之外的所有服务器的监听地址及端口
#Slave1
vim /etc/redis/redis-cluster/redis7001/redis.conf
bind 192.168.10.13 #69行,修改bind项,监听自己的IP
port 7001 #92行,修改,redis监听端口
#Master2
vim /etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf
bind 192.168.10.14 #69行,修改bind项,监听自己的IP
port 6002 #92行,修改,redis监听端口
#Slave2
vim /etc/redis/redis-cluster/redis7002/redis.conf
bind 192.168.10.14 #69行,修改bind项,监听自己的IP
port 7002 #92行,修改,redis监听端口
#Master3
vim /etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf
bind 192.168.10.16 #69行,修改bind项,监听自己的IP
port 6003 #92行,修改,redis监听端口
#Slave3
vim /etc/redis/redis-cluster/redis7003/redis.conf
bind 192.168.10.16 #69行,修改bind项,监听自己的IP
port 7003 #92行,修改,redis监听端口
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001/
redis-server redis.conf
cd /etc/redis/redis-cluster/redis7001/
redis-server redis.conf
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6002/
redis-server redis.conf
cd /etc/redis/redis-cluster/redis7002/
redis-server redis.conf
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6003/
redis-server redis.conf
cd /etc/redis/redis-cluster/redis7003/
redis-server redis.conf
#前三台为Master,后三台为Slave,下面交互的时候需要输入yes 才可以创建。
redis-cli --cluster create 192.168.10.13:6001 192.168.10.14:6002 192.168.10.16:6003 192.168.10.13:7001 192.168.10.14:7002 192.168.10.16:7003 --cluster-replicas 1
#-replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。
#加-c参数,节点之间就可以互相跳转
redis-cli -h 192.168.10.13 -p 6001 -c
#查看节点的哈希槽编号范围
192.168.10.13:6001> cluster slots
192.168.10.13:6001> set name zhangsan
#查看键的槽编号
192.168.10.13:6002> cluster keyslot name
redis群集有三种模式,分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster群集
主从复制:
主从复制是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份,以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
缺陷:
哨兵:
在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复。
缺陷:写操作无法负载均衡:存储能力受到单机的限制。
集群:
通过集群,Redis解决了写操作无法负载均衡,以及存储能力受到单机限制的问题,实现了较为完善的高可用方案。