为了避免 Redis 的单点故障问题，可以搭建一个 Redis 集群，将数据备份到集群中的其它节点上。若一个 Redis 节点宕机，则由集群中的其它节点顶上

1.主从集群搭建

        Redis 的主从集群是一个“一主多从”的读写分离集群。集群中的 Master 节点负责处理客户端的读写请求，而 Slave 节点仅能处理客户端的读请求。之所以要将集群搭建为读写分离模式，是因为对于数据库集群，写操作压力一般都较小，压力大多数来自于读操作请求。所以，只有一个节点负责处理写操作请求即可

     1.1.伪集群搭建与配置

        在采用单线程 IO 模型时，为了提高处理器的利用率，在一个主机中安装多台 Redis， 构建一个 Redis 主从伪集群

        1）复制 redis.conf：在 redis 安装目录中新建一个目录，名称随意。然后将 redis.conf 文件复制到该目录中。该文件后面会被其它配置文件包含，所以该文件中需要设置每 个 Redis 节点相同的公共的属性

        2）修改 redis.conf：

           a.masterauth：搭建主从集群，每个主机都有可能会是 Master，所以最好不要设置密码验证属性 requirepass。如果真需要设置，一定要每个主机的密码都设置为相同的

           b.repl-disable-tcp-nodelay：该属性用于设置是否禁用 TCP 特性 tcp-nodelay。设置为 yes 则禁用 tcp-nodelay，此时 master 与 slave 间的通信会产生延迟，但使用的 TCP 包数量会较少，占用的网络带宽会较小。反之网络延迟会变小，但使用的 TCP 包数量会较多，相应占用的网络 带宽会大

        3）新建 redis6380.conf：新建一个 redis 配置文件 redis6380.conf，该配置文件中的 Redis 端口号为 6380

        4）再复制出两个 conf 文件：再使用 redis6380.conf 复制出两个 conf 文件：redis6381.conf 与 redis6382.conf。然后分别修改其中的内容

        5）启动三台 Redis

        6）设置主从关系：打开三个会话框，分别使用客户端连接三台 Redis。然后通过 slaveof 命令，指定 6380 的 Redis 为 Master

        7）查看状态信息：通过 info replication 命令可查看当前连接的 Redis 的状态信息

     1.2.分级管理

        若 Redis 主从集群中的 Slave 较多时，其数据同步过程会对 Master 形成较大的性能压力，因此可以对这些 Slave 进行分级管理，让低级别 Slave 指定其 slaveof 的主机为其上一级 Slave

     1.3.容灾冷处理

        Master 出现宕机有两种处理方式：一种是通过手工角色调整，使 Slave 晋升为 Master 的冷处理；一种是使用哨兵模式，实现 Redis 集群的高可用 HA，即热处理

        无论 Master 是否宕机，Slave 都可通过 slaveof no one 将自己由 Slave 晋升为 Master。如 果其原本就有下一级的 Slave，那么，其就直接变为了这些 Slave 的真正的 Master 了。而原来的 Master 也会失去这个原来的 Slave

2.主从复制原理

     2.1.主从复制过程

        1）保存 master 地址：当 slave 接收到 slaveof 指令后，slave 会立即将新的 master 的地址保存下来

        2）建立连接：slave 中维护着一个定时任务，该定时任务会尝试着与该 master 建立 socket 连接。如果连接无法建立，则其会不断定时重试，直到连接成功或接收到 slaveof no one 指令

        3）slave 发送 ping 命令：连接建立成功后，slave 会发送 ping 命令进行首次通信。如果 slave 没有收到 master 的 回复，则 slave 会主动断开连接，下次的定时任务会重新尝试连接

        4）对 slave 身份验证：如果 master 收到了 slave 的 ping 命令，并不会立即对其进行回复，而是会先进行身份验证。如果验证失败，则会发送消息拒绝连接；如果验证成功，则向 slave 发送连接成功响应

        5）master 持久化：首次通信成功后，slave 会向 master 发送数据同步请求。当 master 接收到请求后，会 fork 出一个子进程，让子进程以异步方式立即进行持久化

        6）数据发送：持久化完毕后 master 会再 fork 出一个子进程，让该子进程以异步方式将数据发送给 slave。slave 会将接收到的数据不断写入到本地的持久化文件中。在 slave 数据同步过程中，master 的主进程仍在不断地接受着客户端的写操作，且不仅 将新的数据写入到了 master 内存，同时也写入到了同步缓存。当 master 的持久化文件中的 数据发送完毕后，master 会再将同步缓存中新的数据发送给 slave，由 slave 将其写入到本地 持久化文件中。数据同步完成。

        7）slave 恢复内存数据：当 slave 与 master 的数据同步完成后，slave 就会读取本地的持久化文件，将其恢复到 本地内存，然后就可以对外提供读服务了

        8）持续增量复制：在 slave 对外提供服务过程中，master 会持续不断的将新的数据以增量方式发送给 slave， 以保证主从数据的一致性

     2.2.数据同步演变过程

        1）sync 同步：Redis 2.8 版本之前，首次通信成功后，slave 会向 master 发送 sync 数据同步请求。然后 master 就会将其所有数据全部发送给 slave，由 slave 保存到其本地的持久化文件中。这个过 程称为全量复制

               问题：由于全量复制过程非常耗时，所以期间出现网络抖动的概率很高，从而导致复制过程中断。 网络恢复后，slave 与 master 重新连接成功，此时 slave 会重新发送 sync 请求，然后会从头开始全量复制，不仅需要消耗大量的系统资源、网络带宽，而且可能会出现长时间无法完成全量复制的情况

        2）psync 同步：Redis 2.8 版本之后，全量复制采用了 psync（不完全同步）同步策略。当 全量复制过程出现由于网络抖动而导致复制过程中断时，当重新连接成功后，复制过程可以 “断点续传”。即从断开位置开始继续复制，而不用从头再来。这就大大提升了性能

           a.复制偏移量：系统为每个要传送数据进行了编号，该编号从 0 开始，每个字节一个编号，该编号称为复制偏移量，参与复制的主从节点都会维护该复制偏移量。master 每发送过一个字节数据后就会进行累计。统计信息通过 info replication 的 master_repl_offset 可查看到

           b.主节点复制 ID：当 master 启动后就会动态生成一个长度为 40 位的 16 进制字符串作为当前 master 的复 制 ID，该 ID 是在进行数据同步时 slave 识别 master 使用的。通过 info replication 的 master_replid 属性可查看到该 ID

           c.复制积压缓冲区：当 master 有连接的 slave 时，在 master 中就会创建并维护一个队列 backlog，默认大小 为 1MB，该队列称为复制积压缓冲区。master 接收到了写操作数据不仅会写入到 master 主 存，写入到 master 中为每个 slave 配置的发送缓存，而且还会写入到复制积压缓冲区。其作 用就是用于保存最近操作的数据，以备“断点续传”时做数据补偿，防止数据丢失

           d.psync 同步过程：

           e.psync 存在的问题：在 psync 数据同步过程中，若 slave 重启，在 slave 内存中保存的 master 的动态 ID 与续 传 offset 都会消失，“断点续传”将无法进行，从而只能进行全量复制，导致资源浪费；在 psync 数据同步过程中，master 宕机后 slave 会发生“易主”，从而导致 slave 需要从 新 master 进行全量复制，形成资源浪费

        3）psync 同步的改进：Redis 4.0 对 psync 进行了改进，提出了“同源增量同步”策略

           a.解决 slave 重启问题：将 master 的动态 ID 直接 写入到了 slave 的持久化文件中

           b.解决 slave 易主问题：slave 易主后需要和新 master 进行全量复制，本质原因是新 master 不认识 slave 提交的 psync 请求中“原 master 的动态 ID”。由于改进后的 psync 中每个 slave 都在本地保存了当前 master 的动态 ID，所以当 slave 晋升为新的 master 后，其本地仍保存 有之前 master 的动态 ID。

        4）无盘操作：Redis 6.0 对同步过程又进行了改进，提出了“无盘全量同步”与“无盘加载”策略，避免了耗时的 IO 操作

           a.无盘全量同步：master 的主进程 fork 出的子进程直接将内存中的数据发送给 slave，无 需经过磁盘

           b.无盘加载：slave 在接收到 master 发送来的数据后不需要将其写入到磁盘文件，而是直 接写入到内存，这样 slave 就可快速完成数据恢复

        5）共享复制积压缓冲区：Redis 7.0 版本对复制积压缓冲区进行了改进，让各个 slave 的发送缓冲区共享复制积压缓冲区。这使得复制积压缓冲区的作用，除了可以保障数据的安全性外，还作为所有 slave 的发送缓冲区，充分利用了复制积压缓冲区

3.哨兵机制实现

        在集群中再引入一个节点，该节点充当 Sentinel 哨兵，用于监视 Master 的运行状态，并在 Master 宕机后自动指定一个 Slave 作为新的 Master。 整个过程无需人工参与，完全由哨兵自动完成。

        不过哨兵又成为了一个单点故障点：若哨兵发生宕机，整个集群将瘫痪。所以为了解决这个问题，又要为哨兵创建一个集群，即哨兵集群。一个哨兵的宕机，将不会影响到 Redis 集群的运行

        每个 Sentinel 都会定时会向 Master 发送心跳，如果 Master 在有效时间内向它们都进行了响 应，则说明 Master 是“活着的”。如果 Sentinel 中有 quorum 个哨兵没有收到响应，那么就认为 Master 已经宕机，然后会有一个 Sentinel 做 Failover 故障转移。即将原来的某一个 Slave 晋升为 Master

     3.1.Redis 高可用集群搭建

        可以让 Sentinel 占用独立的主机，即在 Redis 主机上只启动 Redis 进程，在 Sentinel 主机上只启动 Sentinel 进程。下面搭建一个“一主二从三哨兵”的高可用伪集群

角色	端口	角色	端口
master	6380	sentinel	26380
slave	6381	sentinel	26381
slave	6382	sentinel	26382

        1）复制 sentinel.conf：将 Redis 安装目录中的 sentinel.conf 文件复制到 cluster 目录中。该配置文件中用于存放 一些 sentinel 集群中的一些公共配置

        2）修改 sentinel.conf：修改 cluster/sentinel.conf 配置文件

           a.sentinel monitor：该配置用于指定 Sentinel 要监控的 master 是谁

           b.sentinel auth-pass：指定 master 的主机名 与访问密码。以方便 sentinel 监控 master

        3）新建 sentinel26380.conf：在 Redis 安装目录下的 cluster 目录中新建 sentinel26380.conf 文件作为 Sentinel 的配置文件，内容：

        4）再复制两个 conf 文件：再使用sentinel26380.conf 复制出两个conf文件：sentinel26381.conf与sentinel26382.conf，内容：

     3.2.高可用集群的启动

        1）启动并关联 Redis 集群：启动三台 Redis，然后再通过 slaveof 关联它们

        2）启动命令：两种方式本质相同，redis-sentinel 命令是 redis-server 命令的软链接

           a.方式一，使用 redis-sentinel 命令：redis-sentinel sentinel26380.conf

           b.方式二，使用 redis-server 命令：redis-server sentinel26380.conf --sentinel

        3）查看 Sentinel 信息：运行中的 Sentinel 就是一个特殊 Redis，其也可以通过客户端连接，然后通过 info sentinel 来查看当前连接的 Sentinel 的信息

     3.3.Sentinel 优化配置

        在公共的 sentinel.conf 文件中，通过修改一些其它属性的值来达到对 Sentinel 的 配置优化

        1）sentinel down-after-milliseconds：每个 Sentinel 会通过定期发送 ping 命令来判断 master、slave 及其它 Sentinel 是否存活。 如果 Sentinel 在该属性指定的时间内没有收到它们的响应，那么该 Sentinel 就会主观认为该 主机宕机。默认为 30 秒

        2）sentinel parallel-syncs：该属性用于指定，在故障转移期间，即老的 master 出现问题，新的 master 刚晋升后， 允许多少个 slave 同时从新 master 进行数据同步。默认值为 1 表示所有 slave 逐个从新 master 进行数据同步

        3）sentinel failover-timeout：指定故障转移的超时时间，默认时间为 3 分钟。用途：由于第一次故障转移失败，在同一个 master 上进行第二次故障转移尝试的时间为该 failover-timeout 的两倍；新 master 晋升完毕，slave 从老 master 强制转到新 master 进行数据同步的时间阈值；取消正在进行的故障转换所需的时间阈值；新 master 晋升完毕，所有 replicas 的配置文件更新为新 master 的时间阈值

        4）sentinel deny-scripts-reconfig：指定是否可以通过命令 sentinel set 动态修改 notification-script 与 client-reconfig-script 两 个脚本。默认是不能的。这两个脚本如果允许动态修改，可能会引发安全问题

        5）动态修改配置：通过 redis-cli 连接上 Sentinel 后，通过 sentinel set 命令可动态修改配置信息。例如，下 面的命令动态修改了 sentinel monitor 中的 quorum 的值

参数	示例
quorum	sentinel set mymaster quorum 2
down-after-milliseconds	sentinel set mymaster down-after-milliseconds 50000
failover-timeout	sentinel set mymaster failover-timeout 300000
parallel-syncs	sentinel set mymaster parallel-syncs 3
notification-script	sentinel set mymaster notification-script /var/redis/notify.sh
client-reconfig-script	sentinel set mymaster client-reconfig-script /var/redis/reconfig.sh
auth-pass	sentinel set mymaster auth-pass 111