Redis主从复制和哨兵模式

概念
主从复制是指将一台redis主节点上的数据复制其他从节点redis服务器上。数据复制是单向的，只能从主节点到从节点。master以写为主，slave以读为主。
作用
数据冗余：主从复制实现了数据热备份，是持久化以外的一种数据冗余；
故障恢复：当主节点出现问题时，从节点可以提供读操作，快速故障恢复，实际上是一种服务冗余。
负载均衡：通过主从复制，读写分离机制，从机可以帮助主机提供读服务，减少主节点压力，特别是在写少读多的情况下，从节点可以负担很大一部分负载，从而提高redis的并发量。

主从复制结构：

环境配置
我们模拟一下多台redis服务的场景，将redis配置文件复制多份，分别改为redis6379.conf，redis6380.conf，redis6381.conf，并将配置文件中的端口号、pid ，log， dump.rdb改为对应的配置例如增加端口号标识，daemonize 改为yes。
修改完后根据配置文件启动三个服务，如图为启动后的redis服务

我们通过redis提供的客户端进入到服务里面，查看redis的信息

127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master # 角色
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:b61031714acdf6e7d63a9e77d723ae02b4560f31
master_replid2:90032b1ea82ed6bd9a3b05f95fd73780c8bc3f77
master_repl_offset:392
second_repl_offset:393
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:392

可以看出当前reids为主节点master，默认情况下每redis服务器都为主节点。我们可以使用命令（slaveof host port）将redis服务器变为从节点。

127.0.0.1:6381> slaveof 127.0.0.1 6379
OK
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave #从节点
master_host:127.0.0.1 #主节点
master_port:6379 #主节点端口
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:6
master_sync_in_progress:0
slave_read_repl_offset:518
slave_repl_offset:518
slave_priority:100
slave_read_only:1
replica_announced:1
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:b61031714acdf6e7d63a9e77d723ae02b4560f31
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:518
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:505
repl_backlog_histlen:14
127.0.0.1:6381> 

可以看到目前6381服务器已经变为127.0.0.1:6379从节点。
查看主节点信息如下：

127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master #角色
connected_slaves:2 #从节点数量
#从节点1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=714,lag=0
#从节点2
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=714,lag=0
master_failover_state:no-failover
master_replid:b61031714acdf6e7d63a9e77d723ae02b4560f31
master_replid2:90032b1ea82ed6bd9a3b05f95fd73780c8bc3f77
master_repl_offset:714
second_repl_offset:393
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:714
127.0.0.1:6379> 

测试一下：
主机写入信息

127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> set k1 helloword
OK
127.0.0.1:6379> 

6380从机查看

127.0.0.1:6380> get k1
"helloword"
127.0.0.1:6380> 

6381从机查看

127.0.0.1:6381> get k1
"helloword"
127.0.0.1:6381> 

都是能正常查看的，说明主从复制成功。

主机断开连接，从机依旧可以连接到主机的，但是没有写操作，这个时候，如果主机回来了，从机可以直接获取到主机写的信息。

如果是使用命令行来配置的主从，这个时候如果重启了，就会变会主机！只要变为从机，立马就会从主机中获取值！

如果主机挂了，那么谁来当老大呢？

可以手动配置，但是手动配置很不方便，而且在主机挂了以后会有一段时间是无法写入的，造成业务不可用，体验极差。为了解决这种问题，Redis从2.8开始正式提供了Sentinel（哨兵）架构来解决这个问题 ！

哨兵模式
哨兵模式是一种特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。其原理就是哨兵通过发送命令，等待Redis服务器响应，从而监控运行的多个Redis实例。

这里的哨兵有两个作用：

通过发送命令，让Redis服务器返回监控其运行状态，包括主服务器和从服务器。
当哨兵检测到master宕机，会自动将slave切换成master，然后通过发布订阅模式 通知其他的从服务器，修改配置文件，让它们切换主机。
然而一个哨兵进程对Redis服务器进行监控，可能会出现问题，为此，我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控，这样就形成了多哨兵模式。

假设主服务器宕机，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会马上进行failover（故障转移）过程，仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用，这个现象成为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用，并且数量达到一定值时，那么哨兵之间就会进行一次投票，投票的结果由一个哨兵发起，进行failover操作。切换成功后，就会通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的从服务器实现切换主机，这个过程称为客观下线。

哨兵配置文件

# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
port 26379
 
# 哨兵sentinel的工作目录
dir /tmp
 
# 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port 
# master-name  可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。
# quorum 配置多少个sentinel哨兵统一认为master主节点失联 那么这时客观上认为主节点失联了
# sentinel monitor    
  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
 
# 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
# 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码
# sentinel auth-pass  
sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
 
 
# 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒
# sentinel down-after-milliseconds  
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
 
# 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步，
这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，
但是如果这个数字越大，就意味着越 多的slave因为replication而不可用。
可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
# sentinel parallel-syncs  
sentinel parallel-syncs mymaster 1
 
 
 
# 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面： 
#1. 同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
#2. 当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
#3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。  
#4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了
# 默认三分钟
# sentinel failover-timeout  
sentinel failover-timeout mymaster 180000
 
# SCRIPTS EXECUTION
 
#配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
#对于脚本的运行结果有以下规则：
#若脚本执行后返回1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为10
#若脚本执行后返回2，或者比2更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。
#如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为1时的行为相同。
#一个脚本的最大执行时间为60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个SIGKILL信号终止，之后重新执行。
 
#通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时（比如说redis实例的主观失效和客观失效等等），将会去调用这个脚本，
这时这个脚本应该通过邮件，SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时，将传给脚本两个参数，
一个是事件的类型，
一个是事件的描述。
如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则sentinel无法正常启动成功。
#通知脚本
# sentinel notification-script  
  sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
 
# 客户端重新配置主节点参数脚本
# 当一个master由于failover而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。
# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
#       
# 目前总是“failover”,
# 是“leader”或者“observer”中的一个。 
# 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
# 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。
# sentinel client-reconfig-script  
 sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

启动哨兵使用命令 ./src/redis-sentinel sentinel.conf

可以看出6379服务为主机，6380和6381为从机。我们现在将6379服务关闭，看一下效果

127.0.0.1:6379> shutdown #关闭6379
not connected> exit

经过哨兵投票最终将6380选为主节点

127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.88.141,port=6379,state=online,offset=8902,lag=1
slave1:ip=192.168.88.141,port=6381,state=online,offset=8902,lag=1
master_failover_state:no-failover
master_replid:726bd525947c759f948159caa5281f53ad9306bd
master_replid2:63a9d86d3625f2c3f3b0c6b4cd8533fdabc0d64a
master_repl_offset:9045
second_repl_offset:7047
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2985
repl_backlog_histlen:6061
127.0.0.1:6380> 

如果主机此时回来了，只能归并到新的主机下，老老实实当小弟，做从机，这就是哨兵模式的规则。

哨兵模式的优缺点：

优点：
哨兵集群，基于主从复制模式，所有的主从配置优点，它全有。
主从可以切换，故障可以转移，系统的可用性就会更好。
哨兵模式就是主从模式的升级，手动到自动。

缺点：
Redis不好在线扩容，集群容量一旦到达上限，在线扩容就十分麻烦。