Redis高并发高可用(主从复制、哨兵)

复制

在分布式系统中为了解决单点问题,通常会把数据复制多个副本部署到其他机器,满足故障恢复和负载均衡等需求。Redis也是如此,它为我们提供了复制功能,实现了相同数据的多个Redis 副本。复制功能是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在复制的基础上实现高可用的。

默认情况下,Redis都是主节点。每个从节点只能有一个主节点,而主节点可以同时具有多个从节点。复制的数据流是单向的,只能由主节点复制到从节点。

复制的拓扑结构

Redis 的复制拓扑结构可以支持单层或多层复制关系,根据拓扑复杂性可以分为以下三种:一主一从、一主多从、树状主从结构,下面分别介绍。

一主一从结构

一主一从结构是最简单的复制拓扑结构,用于主节点出现宕机时从节点提供故障转移支持。

Redis高并发高可用(主从复制、哨兵)_第1张图片

当应用写命令并发量较高且需要持久化时,可以只在从节点上开启AOF ,这样既保证数据安全性同时也避免了持久化对主节点的性能干扰。但需要注意的是,当主节点关闭持久化功能时,如果主节点脱机要避免自动重启操作。

因为主节点之前没有开启持久化功能自动重启后数据集为空,这时从节点如果继续复制主节点会导致从节点数据也被清空的情况,丧失了持久化的意义。安全的做法是在从节点上执行slaveof no one断开与主节点的复制关系,再重启主节点从而避免这一问题。

一主多从结构

一主多从结构(又称为星形拓扑结构)使得应用端可以利用多个从节点实现读写分离。

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对于读占比较大的场景,可以把读命令发送到从节点来分担主节点压力。同时在日常开发中如果需要执行一些比较耗时的读命令,如:keys、sort等,可以在其中一台从节点上执行,防止慢查询对主节点造成阻塞从而影响线上服务的稳定性。对于写并发量较高的场景,多个从节点会导致主节点写命令的多次发送从而过度消耗网络带宽,同时也加重了主节点的负载影响服务稳定性。

树状主从结构

树状主从结构(又称为树状拓扑结构)使得从节点不但可以复制主节点数据,同时可以作为其他从节点的主节点继续向下层复制。通过引入复制中间层,可以有效降低主节点负载和需要传送给从节点的数据量。

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数据写入节点A后会同步到B和C节点,B节点再把数据同步到D和E节点,数据实现了一层一层的向下复制。当主节点需要挂载多个从节点时为了避免对主节点的性能干扰,可以采用树状主从结构降低主节点压力。

复制的配置

建立复制

参与复制的Redis实例划分为主节点(master)和从节点(slave)。默认情况下,Redis都是主节点。每个从节点只能有一个主节点,而主节点可以同时具有多个从节点。复制的数据流是单向的,只能由主节点复制到从节点。

配置复制的方式有以下三种

1)在配置文件中加入slaveof{masterHost } {masterPort}随 Redis启动生效。

2)在redis-server启动命令后加入--slaveof{masterHost} {masterPort }生效。

3)直接使用命令:slaveof {masterHost} { masterPort}生效。

综上所述,slaveof命令在使用时,可以运行期动态配置,也可以提前写到配置文件中。

比如:我在机器上启动2台Redis, 分别是6379 和6380 两个端口。

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slaveof本身是异步命令,执行slaveof命令时,节点只保存主节点信息后返回,后续复制流程在节点内部异步执行,具体细节见之后。主从节点复制成功建立后,可以使用info replication命令查看复制相关状态。

断开复制

slaveof命令不但可以建立复制,还可以在从节点执行slaveof no one来断开与主节点复制关系。例如在6881节点上执行slaveof no one来断开复制。

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slaveof本身是异步命令,执行slaveof命令时,节点只保存主节点信息后返回,后续复制流程在节点内部异步执行,具体细节见之后。主从节点复制成功建立后,可以使用info replication命令查看复制相关状态。

断开复制主要流程:

1)断开与主节点复制关系。2)从节点晋升为主节点。

从节点断开复制后并不会抛弃原有数据,只是无法再获取主节点上的数据变化。

通过slaveof命令还可以实现切主操作,所谓切主是指把当前从节点对主节点的复制切换到另一个主节点。

执行slaveof{ newMasterIp} { newMasterPort}命令即可,例如把6881节点从原来的复制6880节点变为复制6879节点。

切主内部流程如下:

1) 断开与旧主节点复制关系。

2)与新主节点建立复制关系。

3)删除从节点当前所有数据。

4)对新主节点进行复制操作。

只读

默认情况下,从节点使用slave-read-only=yes配置为只读模式。由于复制只能从主节点到从节点,对于从节点的任何修改主节点都无法感知,修改从节点会造成主从数据不一致。因此建议线上不要修改从节点的只读模式。

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