八.Redis 主从复制

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1、脚本安装redis

2、Redis主从复制

 2.1、默认redis状态

 2.2、实现Redis主从复制

2.2.1客户端命令行配置

 2.2.2修改配置文件

 3、主从复制故障与恢复

3.1、从节点故障与恢复

3.2、主节点故障与恢复

4、主从复制的优化

 4.1、主从复制过程

4.1.1、全量复制的过程

4.1.2、增量复制的过程

 4.1.3、主从同步完整过程

4.2、主从复制的主要事项

4.2.1、避免全量复制

4.2.2、避免复制的风暴

 4.3、主从复制优化配置

5、常见主从复制故障

5.1、master密码不对  

5.2、redis版本不一致  

5.3、无法远程连接  

5.4、配置不一致

6.1复制原理

6.2哨兵模式 (sentinel)

---

前面说到了redis在单机的模式下是可以数据持久化的，但是不可以解决单点失败的问题，当单台redis服务器出现问题时，就可能会造成数据的丢失；想要解决这个问题的话我们可以使用Redis的主从模式这也是Redis集群最简单的实现方式，这篇文章我就来简单部署一个Redis主从架构，我准备了3台ubuntu1804的主机，IP地址分别为10.0.0.{101,102,103},主机名分别为master，slave1，slave2。

1、脚本安装redis

#！/bin/bash
#REDIS_VERSION=redis-7.0.5
#REDIS_VERSION=redis-7.0.3
#REDIS_VERSION=redis-6.2.6
REDIS_VERSION=redis-5.0.14
#REDIS_VERSION=redis-4.0.14
REDIS_URL=http://download.redis.io/releases
PASSWORD=123456
INSTALL_DIR=/apps/redis


CPUS=`lscpu |awk '/^CPU\(s\)/{print $2}'`
. /etc/os-release

color () {
    RES_COL=60
    MOVE_TO_COL="echo -en \\033[${RES_COL}G"
    SETCOLOR_SUCCESS="echo -en \\033[1;32m"
    SETCOLOR_FAILURE="echo -en \\033[1;31m"
    SETCOLOR_WARNING="echo -en \\033[1;33m"
    SETCOLOR_NORMAL="echo -en \E[0m"
    echo -n "$1" && $MOVE_TO_COL
    echo -n "["
    if [ $2 = "success" -o $2 = "0" ] ;then
        ${SETCOLOR_SUCCESS}
        echo -n $"  OK  "
    elif [ $2 = "failure" -o $2 = "1"  ] ;then
        ${SETCOLOR_FAILURE}
        echo -n $"FAILED"
    else
        ${SETCOLOR_WARNING}
        echo -n $"WARNING"
    fi
    ${SETCOLOR_NORMAL}
    echo -n "]"
    echo
}


prepare(){
    if [ $ID = "centos" -o $ID = "rocky" ];then
        yum  -y install gcc make jemalloc-devel systemd-devel
    else
        apt update
        apt -y install  gcc make libjemalloc-dev libsystemd-dev
    fi
    if [ $? -eq 0 ];then
        color "安装软件包成功"  0
    else
        color "安装软件包失败，请检查网络配置" 1
        exit
    fi
}
install() {
    if [ ! -f ${REDIS_VERSION}.tar.gz ];then
        wget ${REDIS_URL}/${REDIS_VERSION}.tar.gz || { color "Redis 源码下载失败" 1 ; exit; }
    fi
    tar xf ${REDIS_VERSION}.tar.gz -C /usr/local/src
    cd /usr/local/src/${REDIS_VERSION}
    make -j $CUPS USE_SYSTEMD=yes PREFIX=${INSTALL_DIR} install && color "Redis 编译安装完成" 0 || { color "Redis 编译安装失败" 1 ;exit ; }

    ln -s ${INSTALL_DIR}/bin/redis-*  /usr/bin/

    mkdir -p ${INSTALL_DIR}/{etc,log,data,run}

    cp redis.conf  ${INSTALL_DIR}/etc/

    sed -i -e 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/'  -e "/# requirepass/a requirepass $PASSWORD"  -e "/^dir .*/c dir ${INSTALL_DIR}/data/"  -e "/logfile .*/c logfile ${INSTALL_DIR}/log/redis-6379.log"  -e  "/^pidfile .*/c  pidfile ${INSTALL_DIR}/run/redis_6379.pid" ${INSTALL_DIR}/etc/redis.conf


    if id redis &> /dev/null ;then
         color "Redis 用户已存在" 1
    else
         useradd -r -s /sbin/nologin redis
         color "Redis 用户创建成功" 0
    fi

    chown -R redis.redis ${INSTALL_DIR}

    cat >> /etc/sysctl.conf < /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' >> /etc/rc.d/rc.local
        chmod +x /etc/rc.d/rc.local
        /etc/rc.d/rc.local
    else
        echo -e '#!/bin/bash\necho never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' >> /etc/rc.local
        chmod +x /etc/rc.local
        /etc/rc.local
    fi


cat > /lib/systemd/system/redis.service < /dev/null
     if [ $? -eq 0 ];then
         color "Redis 服务启动成功,Redis信息如下:"  0
     else
         color "Redis 启动失败" 1
         exit
     fi
     sleep 2
     redis-cli -a $PASSWORD INFO Server 2> /dev/null
}

prepare

install

#查看redis是否启用

[root@slave2 ~]#systemctl status redis.service
● redis.service - Redis persistent key-value database
Loaded: loaded (/lib/systemd/system/redis.service; enabled; vendor preset: enabled)
Active: active (running) since Wed 2022-11-02 15:14:08 CST; 10min ago
Main PID: 12529 (redis-server)
Tasks: 4 (limit: 2236)
Memory: 1.7M
CGroup: /system.slice/redis.service
└─12529 /apps/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379

11月 02 15:14:08 ubuntu2004 systemd[1]: Starting Redis persistent key-value database...
11月 02 15:14:08 ubuntu2004 systemd[1]: Started Redis persistent key-value database.

2、Redis主从复制

Redis的主从模式是可以实现Redis的数据跨主机备份，在配置主从的时候，从节点是需要开启数据持久化并设置和主节点同样的连接密码。

 2.1、默认redis状态

刚安装好后的redis三台机器都是master状态，可以进到客户端查询一下

 2.2、实现Redis主从复制

 实现Redis的主从复制是有两种方式的，一种你可以通过命令行来配置，这样配置的话是临时生效，命令行配置的话重启Redis服务就没有用了，但是同步过来的数据还是会保留的；另一种就是修改redis的配置文件来使其生效，这样的话即使重启redis服务主从的关系还在的。

2.2.1客户端命令行配置

准备点数据

[root@master ~]#redis-cli -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v1 k3 v3
OK
127.0.0.1:6379> dbsize
(integer) 3

使用命令行启用主从

127.0.0.1:6379> replicaof 10.0.0.101 6379
OK
127.0.0.1:6379> INFO replication
# Replication
role:slave   #角色已经变成了slave，但是状态还是down，这时需要设置下主节点的连接密码才能变成up
master_host:10.0.0.101
master_port:6379
master_link_status:down
master_last_io_seconds_ago:-1
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:1
master_link_down_since_seconds:1667376380
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0

slave2节点同样操作

 在master节点查看主从状态

 

 查看连接状态

 复制测试，发现之前的数据已经同步过来了

 

 取消主从同步

我们是可以通过从节点执行replicaof no one命令即可取消主从复制，修改完后角色会变成master，并且之前同步的数据是不会丢的。

 2.2.2修改配置文件

我们在前面使用了命令行实现了主从复制，命令行配置是有缺陷的，当从节点的redis服务重启后就失效了；为了解决这个缺陷我们可以将命令行配置的内容加到配置文件中，在重启一下redis服务让其读取配置文件。

[root@slave2 ~]#echo -e "replicaof 10.0.0.101 6379\nmasterauth 123456" >> /apps/redis/etc/redis.conf
[root@slave2 ~]#tail -2 /apps/redis/etc/redis.conf
replicaof 10.0.0.101 6379
masterauth 123456

[root@slave2 ~]#systemctl restart redis.service

登录上去查看主从关系

 3、主从复制故障与恢复

3.1、从节点故障与恢复

当从节点出现故障时，只需将Redis客户端指向其他的从节点就可以了，并不会对整体的架构的读操作进行太大的影响，即使所有的从节点出现故障，也可以直接访问主节点进行读的操作；不过一般从节点出现故障后，除了一些特殊情况一般都会尽快的修复好，从而减轻其他节点的工作负载。

3.2、主节点故障与恢复

当我们的主节点故障时，我们可以将一个从节点提升为新的主节点，在将另一个从节点指向到新的主节点，当原来的主节点修复好了后，把Redis服务起来后会发现恢复到了单机的状态，并且只有之前的数据。过程和之前一样我就不做演示了。

如果现在想要将原的主节点变成现有的主从架构的从节点，这样的话就可以将新的主节点（slave1）的数据同步过来了；但是想要保持之前的原节点不变的话，就需要将现在的主从架构中的节点都指向原节点，并且刚刚新增的key也就会丢失；这里我们可以保持原先的master节点为主节点为例，这里可以把slave2设置成原master节点的从节点，我们也是可以直接把现在新主节点（slave1）设置成原master节点的从节点，这样的话就形成了级联复制，这样的话slave可以不用修改配置，这样的话slave2是从slave1来同步数据，而slave1从master节点同步数据。

4、主从复制的优化

 4.1、主从复制过程

  Redis主从复制可以分为全量同步和增量同步。

4.1.1、全量复制的过程

第一次都是需要主从同步是全量同步的，主从同步可以让从节点到主节点进行同步数据，而且从节点也可以有从节点，也就是前面演示的级联复制的架构；
  Redis的主从同步是非阻塞的，master节点收到从服务器的psync(在2.8版本之前是SYNC)命令,会fork一个子进程在后台执行bgsave命令，并将新写入的数据先写入到一个缓冲区中，bgsave执行完成之后,再将生成的RDB文件发送给slave节点，然后master节点再将缓冲区的内容以redis协议格式再全部发送给slave节点，slave节点先删除旧数据,slave节点将收到后的RDB文件载入自己的内存，再加载所有收到缓冲区的内容，从而这样一次完整的数据同步。
  Redis全量复制一般发生在Slave首次初始化阶段，这时Slave需要将Master上的所有数据都复制一份。

4.1.2、增量复制的过程

 在全量同步之后再次需要同步时,从服务器只要发送当前的offset位置(等同于MySQL的binlog的位置)给主服务器，然后主服务器根据相应的位置将之后的数据(包括写在缓冲区的积压数据)发送给从服务器,再次将其保存到从节点内存即可。

 4.1.3、主从同步完整过程

1. 从服务器连接主服务器，发送PSYNC命令。
2. 当主服务器接收到PSYNC命令后，开始执行BGSAVE命令生成RDB快照文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令。
3. 当主服务器BGSAVE执行完后，向所有从服务器发送RDB快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令。
4. 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照至内存。
5. 主服务器快照发送完毕后,开始向从服务器发送缓冲区中的写命令。
6. 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令。
7. 后期同步会先发送自己slave_repl_offset位置，只同步新增加的数据，不再全量同步。

4.2、主从复制的主要事项

4.2.1、避免全量复制

• 第一次的全量复制是没法避免的，后续的全量复制是可以利用小主节点（内存小），尽量在业务低峰时进行全量复制；
• 在主节点重启后会发现运行的ID发生了变化，可能会触发全量复制，可以利用故障转移，例如哨兵或者集群的方式，而从节点重启的话是不会导致全量复制的；
• 当复制积压缓冲区不足时，主节点生成的新数据大与缓冲区的大小，从节点恢复和主节点连接后，这样会导致全量复制，这个是可以修改repl-backlog-size的值来解决，将其值调大。

4.2.2、避免复制的风暴

单主节点复制的风暴：当主节点重启后，多个从节点会同时从主节点复制数据，这样的话是会带来复制风暴，解决方式可以更换复制的架构，比如可以使用级联复制的架构。

单机器多实例的复制风暴：当服务器出现宕机时，后面有修复了，这样的话就会进行大量的全量复制，并引发复制风暴，解决的方法是主节点分散多机器。

 

 4.3、主从复制优化配置

repl-diskless-sync no # 是否使用无盘同步RDB文件，默认为no，no为不使用无盘，需要将RDB文件保存到磁盘后再发送给slave，yes为支持无盘，支持无盘就是RDB文件不需要保存至本地磁盘，而且直接通过socket文件发送给slave

repl-diskless-sync-delay 5 #diskless时复制的服务器等待的延迟时间

repl-ping-slave-period 10 #slave端向server端发送ping的时间间隔，默认为10秒

repl-timeout 60 #设置主从ping连接超时时间,超过此值无法连接,master_link_status显示为down,并记录错误日志

repl-disable-tcp-nodelay no #是否启用TCP_NODELAY，如设置成yes，则redis会合并小的TCP包从而节省带宽， 但会增加同步延迟（40ms），造成master与slave数据不一致，假如设置成no，则redis master会立即发送同步数据，没有延迟，yes关注网络性能，no关注redis服务中的数据一致性

repl-backlog-size 1mb #master的写入数据缓冲区，用于记录自上一次同步后到下一次同步过程中间的写入命令，计算公式：repl-backlog-size = 允许从节点最大中断时长 * 主实例offset每秒写入量，比如master每秒最大写入64mb，最大允许60秒，那么就要设置为64mb*60秒=3840MB(3.8G),建议此值是设置的足够大

repl-backlog-ttl 3600 #如果一段时间后没有slave连接到master，则backlog size的内存将会被释放。如果值为0则 表示永远不释放这部份内存。

slave-priority 100 #slave端的优先级设置，值是一个整数，数字越小表示优先级越高。当master故障时将会按照优先级来选择slave端进行恢复，如果值设置为0，则表示该slave永远不会被选择。

min-replicas-to-write 1 #设置一个master的可用slave不能少于多少个，否则master无法执行写

min-slaves-max-lag 20 #设置至少有上面数量的slave延迟时间都大于多少秒时，master不接收写操作(拒绝写入)

5、常见主从复制故障

5.1、master密码不对  

即主节点在Redis配置文件中设置的requirepass部分，从节点在执行主从同步命令时或者修改配置文件时未添加正确，则会导致无法建立主从同步关系。

5.2、redis版本不一致  

不同的redis大版本之间是会存在兼容性的问题的，例如大版本3和大版本4之间，大版本4和大版本5之间，因此各master节点和slave节点之间必须保持版本的一致。

5.3、无法远程连接  

当在开启了安全模式的情况下，没有设置bind地址或者密码的话，外部是访问不了的，也就是没办法远程连接。

5.4、配置不一致

• 当主从节点的maxmemory不一致，主节点的内存大雨从节点的内存时，这样就可能会出现主从复制丢失数据的情况。
• 主从节点的rename-command命令不一致，例如在主节点定义了flushall,flushdb,而在从节点上没有定义，这样的话在主节点执行flushall或者flushdb的话，在从节点的数据是没有同步的。

主机数据更新后根据配置和策略， 自动同步到备机的 master/slaver 机制，Master 以写为主，Slave 以读为主，主从复制节点间数据是全量的。

作用：

• 读写分离，性能扩展
• 容灾快速恢复

image-20210619111652745

6.1复制原理

• Slave 启动成功连接到 master 后会发送一个 sync 命令；

• Master 接到命令启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据集命令，在后台进程执行完毕之后，master 将传送整个数据文件到 slave，以完成一次完全同步。

• 全量复制：slave 服务器在接收到数据库文件数据后，将其存盘并加载到内存中。

• 增量复制：Master 继续将新的所有收集到的修改命令依次传给 slave，完成同步。

• 但是只要是重新连接 master，一次完全同步（全量复制) 将被自动执行。

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6.2哨兵模式 (sentinel)

反客为主：当一个 master 宕机后，后面的 slave 可以立刻升为 master，其后面的 slave 不用做任何修改。用 slaveof no one 指令将从机变为主机。而哨兵模式是反客为主的自动版，能够后台监控主机是否故障，如果故障了根据投票数自动将从库转换为主库。

当主机挂掉，从机选举产生新的主机

• 哪个从机会被选举为主机呢？根据优先级别：slave-priority 。
• 原主机重启后会变为从机。

复制延时

由于所有的写操作都是先在 Master 上操作，然后同步更新到 Slave 上，所以从 Master 同步到 Slave 机器有一定的延迟，当系统很繁忙的时

候，延迟问题会更加严重，Slave 机器数量的增加也会使这个问题更加严重。

故障恢复

优先级：在 redis.conf 中默认 slave-priority 100，值越小优先级越高。

偏移量：指获得原主机数据最全的概率。

runid：每个 redis 实例启动后都会随机生成一个 40 位的 runid。