从单点 Redis 到 1 主 2 从 3 哨兵的架构演进之路

一、前言

我们有个项目中用的 MySQL、Redis、ES、微服务都是单节点部署的，没有做集群模式部署，为了提高整体的可用性，对项目的部署架构进行了升级，支持高可用。

通过本篇，你可以学到以下内容：

• Redis 真实的多服务器部署实战

• Redis 真实的主从模式部署实战。

• Redis 真实的哨兵集群模式部署实战。

• Redis 主节点宕机后，Redis 哨兵如何进行故障转移的。

• Redis 切换主节点后，客户端如何自动感知并连接新的主节点。

二、部署拓扑图

我们项目的测试环境 12 台服务器已经部署好了，其中三台用来部署 Redis 的 一主 + 两从 + 三哨兵的服务器。服务器资源清单如下：

另外 Redis 的端口都是 6379，Sentinel（哨兵） 的端口都是 26379。

部署的拓扑图如下，三台服务器上都部署了一个哨兵。

三、搭建 Redis 一主两从

我们原来的单点的服务器上是有运行的 Redis 容器的，把这个容器的镜像打包备份下，然后拷贝和还原到新的服务器上就好了。

搭建 Redis 一主两从的步骤如下：

• 拷贝和还原 Redis 镜像到三台服务器上。

• 其中一台服务器作为主节点，配置文件为主节点的，用 docker 启动 Redis 主节点。

• 另外两台服务器作为从节点，配置文件为从节点的，用 docker 启动两个 Redis 从节点。

• 进入到主节点和从节点容器中，查看主从复制状态。

1.1 备份和还原 Redis 镜像

打包测试环境的 Redis 镜像，这个命令会将服务器上 redis 镜像打包成 tar 包，这样我们就方便拷贝到其他服务器上了。执行打包镜像命令：

sudo docker save -o redis.tar redis:0.1

因为保存的 tar 包权限不够，所以设置下权限为 777。执行修改权限的命令：

sudo chmod 777 redis.tar

将这个 tar 包拷贝新环境的三台服务器上。执行导入镜像的命令：

sudo docker load -i redis.tar

添加配置文件 redis.conf 放在本地，作为 redis 容器的配置文件。这个文件也可以在 redis 官网下载 https://redis.io/。redis.conf 文件放到 /home/redis 目录下。

sudo mkdir /home/redis

1.2 主节点配置

修改本地的 redis.conf 文件：

requirepass abc123
masterauth abc123

requirepass 和 masterauth：对于数据比较重要的节点，主节点会通过设置requirepass参数进行密码 验证，这时所有的客户端访问必须使用auth命令实行校验。从节点与主节点 的复制连接是通过一个特殊标识的客户端来完成，因此需要配置从节点的 masterauth参数与主节点密码保持一致，这样从节点才可以正确地连接到主 节点并发起复制流程。

1.3 从节点配置

slave-read-only yes
requirepass abc123
masterauth abc123
slaveof 10.2.1.61 6379

1.4 启动容器

需要注意的是需要映射本地文件夹。

sudo docker run -p 6379:6379 --restart=always --name redis \
-v /home/redis/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf \
-v /home/redisdata:/data/ \
-d 301

-v 代表映射的文件或文件夹，这里映射了 redis.conf 文件和 data 目录。data 目录会存放 Redis 的 AOF 和 RDB 持久化文件。

-d 表示后台运行，46b 代表镜像 id。因为我们服务器是没有外网的，所以用的是本地镜像启动的，如果你的服务器有外网，完全可以用官网的 redis 镜像启动。

1.5 查看 Redis 状态

进入容器，连接 redis，node1的 redis 密码是 abc123

# 查询容器 id
docker ps

# 进入 mysql 容器
docker exec -it <容器 id> /bin/bash

# 连接 redis
redis-cli -h localhost -p 6379 -a abc123

# 查看复制信息 
info replication

只启动 node1 时查看 redis 复制信息

可以看到 role:master 信息，代表当前节点作为主节点。

connected_slaves:0 代表连接的从节点为 0 个。

当三个节点的 redis 容器都启动后，再次查看主节点的复制信息。发现有 connected_slaves:2 有两个从节点连上了。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QPHj8Ohi-1654673955923)(../../images/image-20220608111236463.png)]

然后我们进入到从节点容器，查看从节点的复制信息。

发现 role:slave，说明此节点作为从节点。

master_host:10.2.1.61，说明了主节点的 IP 是 10.2.1.61。

1.6 测试主从复制

我们可以用 Redis Desktop 工具测试主从数据是否一致。在主节点中写入 abc=当前时间，发现另外两个从节点也同步了这个数据，说明主从复制成功。

四、搭建哨兵集群

4.1 哨兵集群拓扑图

三台机器上分别部署三个哨兵服务。部署拓扑图如下所示：

4.2 哨兵服务是怎么启动的

其实哨兵服务也是用 Redis 容器启动的，只是用的不同命令的启动的。

我们可以在 redis 容器中执行如下命令启动哨兵服务。

redis-sentinel /usr/local/etc/redis/sentinel.conf

因为我们是通过 docker 启动的，所以在启动 docker 容器时，带上这个命令参数就可以启动哨兵服务了，就不用到容器里面执行这个命令了。

4.3 哨兵配置

首先创建两个映射文件：sentinel.conf 和 sentinel-26379.log，第一个是配置哨兵参数的，第二个文件是哨兵的日志文件，这两个文件都会在启动 redis 容器时，映射到容器中，方便我们修改配置以及查看日志。

sentinel.conf 这个配置文件可以从官方的 redis 安装包中拷贝，也可以自己创建一个配置文件，修改几个参数就可以了。可以直接拷贝我的配置。

mkdir /home/redis
vim /home/redis/sentinel.conf

配置内容如下：

# sentile 端口
port 26379
# 是否在后台启动，默认为 no，注意这里需要设置为 no，否则容器启动不起来。
daemonize no
pidfile /var/run/redis-sentinel.pid
# 日志文件
logfile /var/log/sentinel-26379.log
# 工作目录
dir /tmp
# 监控 redis 的 IP 和端口，这里监控的 redis 的主节点
sentinel monitor mymaster 10.2.1.61 6379 2
# down-after-milliseconds：每个 Sentinel节点都要通过定期发送 ping 命令来判断Redis数据节点和其 余Sentinel节点是否可达，如果超过了down-after-milliseconds配置的时间且没 有有效的回复，则判定节点不可达，（单位为毫秒）就是超时时 间。这个配置是对节点失败判定的重要依据。对 Sentinel节点、主节点、从节点的失败判定同时有效。
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# parallel-syncs 就是用来限制在一次故障转移之后，每次向新的主节 点发起复制操作的从节点个数。
sentinel parallel-syncs mymaster 1
# 故障转移超时时间
sentinel failover-timeout mymaster 180000
sentinel deny-scripts-reconfig yes
# 当 redis 主从复制配置了密码的话，则需要在这里配置密码
sentinel auth-pass mymaster WHredis2020!

• daemonize：是否在后台启动，默认为 no，注意这里需要设置为 no，否则容器启动不起来。

• logfile：日志文件，哨兵监控和故障转移的日志都会存到这个日志里面。

• sentinel monitor mymaster：监控 redis 的 IP 和端口，这里监控的 redis 的主节点。

• down-after-milliseconds：每个 Sentinel节点都要通过定期发送 ping 命令来判断Redis数据节点和其 余Sentinel节点是否可达，如果超过了down-after-milliseconds配置的时间且没 有有效的回复，则判定节点不可达，（单位为毫秒）就是超时时间。这个配置是对节点失败判定的重要依据。对 Sentinel节点、主节点、从节点的失败判定同时有效。

• parallel-syncs：就是用来限制在一次故障转移之后，每次向新的主节 点发起复制操作的从节点个数。

• failover-timeout：故障转移超时时间。

• auth-pass：当 redis 主从复制配置了密码的话，则需要在这里配置密码。

首先在本地创建日志文件用来存放哨兵日志。

mkdir /home/redis/sentinel
vim /home/redis/sentinel/sentinel-26379.log

4.4 启动哨兵容器

4.4.1 启动一个 sentinel 容器

docker run --name mysentinel1 --restart=always -p 26379:26379 \
-v /home/redis/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf \
-v /home/redis/sentinel/sentinel-26379.log:/var/log/sentinel-26379.log \
-d 9a2f \
redis-sentinel /usr/local/etc/redis/sentinel.conf

• --name mysentinel1，指定哨兵容器的名称为 mysentinel1。

• --restart=always，重启机器后，自动重启容器。

• -v，挂载哨兵配置文件和日志文件。

这里的 -d 9a2f 是 本地的 redis 容器 id，因为本机没有网络，所以这个镜像是从其他有网络的机器加载进来的。如果你们的机器有网络，完全可以用 -d redis 参数替换，也就是使用最新的 redis 镜像来启动 sentinel。

查看启动的容器，第一个是哨兵容器，名字是 mysentinel1, 第二个是 redis 容器，名字是 redis。如下图所示：

当在三台服务器上分别启动 Redis 哨兵后，查看哨兵日志文件 sentinel-26379.log。

打印出了 Redis 的当前版本（5.0.14），运行模式（哨兵模式），端口号 26379，哨兵 id，监控的 Redis 中的主节点，两个 Redis 从节点和一个主节点的 IP 和 端口。

而且当我们去查看 Sentinel 配置文件时，发现配置文件中的内容发生了变化，在文件末尾追加了以下内容，含义就是 Sentinel 自动发现了其他 Redis 从节点

4.4.2 启动第二个容器

执行以下命令启动第二个容器：

docker run --name mysentinel2 --restart=always -p 26379:26379 \
-v /home/redis/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf \
-v /home/redis/sentinel/sentinel-26379.log:/var/log/sentinel-26379.log \
-d 9a2f \
redis-sentinel /usr/local/etc/redis/sentinel.conf

4.4.3 启动第三个容器

执行以下命令启动第三个容器：

docker run --name mysentinel3 --restart=always -p 26379:26379 \
-v /home/redis/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf \
-v /home/redis/sentinel/sentinel-26379.log:/var/log/sentinel-26379.log \
-d 9a2f \
redis-sentinel /usr/local/etc/redis/sentinel.conf

4.4.4 验证 Redis 主从切换

停掉主节点的 redis 容器后，进入到第二个哨兵容器中，执行以下命令查看哨兵的状态：

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 26379 info Sentinel 

发现主节点的 IP 已经从 10.2.1.61 切换为从节点的 IP（10.2.1.63）了。

进入到第二个 redis 容器中，查看同步状态。主节点的 IP 也是 10.2.1.63

查看第三个哨兵的日志，可以看到哨兵通过以下步骤进行了主从切换。

重要的步骤说明如下：

• ① 主观宕机，+sdown 表示当前哨兵认为这个 Redis 节点（10.2.1.61）宕机了。

• ② 客观宕机，+odown 表示有几个哨兵认为这个 Redis 节点（10.2.1.61）宕机了。看到的 quorun 4/2，表示有 4 个哨兵认为 Redis 节点宕机了，大于设置的 2，所以这个 Redis 节点是真的宕机了。（这里为什么是 4，而不是哨兵数 3，笔者也没有弄清楚，欢迎留言讨论。）

• ③ 投票选举新的哨兵 Leader，三个哨兵都将票投给了 id = 2abxxx 的哨兵，也就是第三个哨兵节点，将由这个哨兵进行主从切换。

• ④ 开始故障转移，failover-state-select-slave 表示要转移哪个故障节点。这里就是切换主节点。

• ⑤ 选出主节点为第三个 Redis 节点（10.2.1.63）。

• ⑥ 切换主节点为第三个 Redis 节点（10.2.1.63）。

说明哨兵集群模式下对 Redis 的状态监控和主从切换成功。

五、客户端自动感知故障

如何实现自动感知故障

我们项目中，都是用 Redis 客户端去读写 Redis，在单机情况下，单节点 Redis 宕机后，客户端肯定会报错，我们可以尝试恢复这个服务器上的 Redis 就好了。

但是我们现在是有多个 Redis 节点的，应用程序该如何配置呢？

可能的思路是这样：应用程序配置主节点的 IP 地址和端口。缺点：主节点切换后，需要改配置并重启应用。

那有没有一种方案是自动感知到 Redis 宕机后，连接到新的主节点的呢？

有的，我们加下 Redis 的哨兵配置就可以了。配置内容如下所示：

spring:
  redis:
    database: 0
    password: abc123   # 密码（默认为空）
    timeout: 10000  # 连接超时时长（毫秒）
    sentinel: #哨兵模式
      master: mymaster #主服务器所在集群名称
      nodes: 10.2.1.63:26379,10.2.1.62:26379,10.2.1.61:26379

配置好了后，重启应用程序，然后停掉 Redis 主节点的容器。测试往 redis 写入数据，程序会报错。

写入数据的代码：

stringRedisTemplate.opsForValue()
  .setIfAbsent(key, toJson(value), 
     millisecond, TimeUnit.MILLISECONDS);

报错信息如下：

nested exception is redis.clients
  .jedis.exceptions.JedisConnectionException: 
     Unexpected end of stream.

因为故障转移是需要一定时间的，过几秒后后发现控制台窗口打印出 Redis 的主节点为 10.2.1.63:6379，说明故障转移成功了。

[MasterListener-mymaster-[10.2.1.61:26379]] 
  INFO  redis.clients.jedis.JedisSentinelPool 
    -Created JedisPool to master at 
      10.2.1.63:6379

再次测试读写 Redis，都是正常的，且往第三个节点写入数据后，第二个节点也进行了主从复制。

客户端自动感知的原理

我们项目中用的 Jedis 客户端，它有一个连接池 JedisPool，当访问 Redis 时，会从连接池里面获取一个连接。我们看下这个连接池里面的信息。如下图所示：

 

• masterListeners 代表对三个 Redis 节点的监听器。里面指定了 Redis 节点的 IP 和 Port。

• currentHostMaster 代表当前连接的主节点。目前为第三个节点。

当我们停掉 Redis 主节点后，哨兵会切换主节点，这个连接池里面的 currentHostMaster 也会被更新为新的主节点。当我们再次访问 Redis 时，会和新的主节点建立连接。

六、遇到的问题

6.1 提示不能写只读的 redis 节点

READONLY You can't write against a read only replica.;

解决方案：每个哨兵都需要配置成监控主节点 node1 的 IP。

6.2 提示连接 Redis 失败

ERR Client sent AUTH, but no password is set

解决方案：主从节点都需要配置 requirepass  和 masterauth。

七、总结

本篇讲解了在真实的多台服务器上如何部署 Redis 主从架构、哨兵集群，以及验证主从复制和故障转移。

然后对项目中使用 Redis 的地方，加入了哨兵配置，使其可以自动感知主从切换后的 IP 变化，从而和新的 Redis 主节点进行连接。