Redis数据库：高可用（主从复制、哨兵模式、cluster集群）

目录

前言

一、Redis数据库高可用

二、Redis 主从复制

1、Redis主从复制概述

1.1 Redis主从复制概念

1.2 Redis主从复制的作用

1.3 Redis主从复制的流程

2、搭建Redis主从复制

2.1 环境部署

2.2 主服务器修改配置文件

2.3 从服务器修改配置文件

2.4 测试主从复制效果

三、Redis 哨兵模式

1、Redis哨兵模式概述

1.1 Redis哨兵模式的概念

1.2  Redis哨兵模式的原理

1.3 Redis哨兵模式的功能

1.4 Redis哨兵模式的结构

1.5 Redis哨兵模式工作流程

1.6 故障转移机制

1.7 主节点的选举

2、搭建Redis哨兵模式

2.1 环境部署

2.2 修改所有节点的配置文件

2.3 启动哨兵模式

2.4 模拟故障切换

2.5 单点故障修复

三、Redis 集群模式

1、Redis集群模式概述

1.1 集群相关概念

1.2 Redis集群模式的概念

1.3 Redis集群模式的作用

1.4 Redis集群的工作模式

1.5 Redis集群的数据分片

1.6 Redis集群的主从复制模型

1.7 数据存储的方法与架构

2、搭建Redis集群模式

2.1 环境部署 

2.2 拷贝配置文件到不同的目录

2.3 开启集群功能

2.4 启动redis节点

2.5 启动集群

2.6 测试集群

四、总结

1、主从复制总结

2、哨兵模式总结

3、集群总结

前言

Redis集群是一个分布式的、高可用性的数据库解决方案，它允许将数据分布在多个节点上以提高性能和容错能力

redis群集有三种模式，分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster，本文将详细阐释这三种模式的工作方式，以及如何搭建cluster群集

Redis集群适用于需要高吞吐量、低延迟和高可用性的应用场景，如缓存、会话存储、实时分析等

一、Redis数据库高可用

在web服务器中，高可用是指服务器可以正常访问的时间，衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务（99.9%、99.99%、99.999%等等）

但是在Redis数据库中，高可用的含义似乎要宽泛一些，除了保证提供正常服务（如主从分离、快速容灾技术），还需要考虑数据容量的扩展、数据安全不会丢失等

在redis中，实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和cluster集群，下面分别说明他们的作用，以及解决了什么样的问题

  • 持久化： 持久化是最简单的高可用方法（有时甚至不被归为高可用的手段），主要作用是数据备份，即将数据存储在磁盘，保证数据不会因为进程的退出而丢失

优点：数据可靠性：持久化和备份可以保证数据的可靠性，防止数据丢失；灾难恢复：可以在灾难发生时进行数据恢复，保证系统的连续性

缺点：性能开销：持久化和备份会带来一定的性能开销，可能会影响系统的性能；数据一致性：持久化和备份过程中可能会存在数据一致性的问题，需要谨慎处理

  • 主从复制： 主从复制是高可用redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现的高可用主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障修复

优点：数据备份：主从复制可以实现数据的备份，当主节点发生故障时可以快速切换到从节点;读写分离：可以通过主从复制实现读写分离，提高系统的读取性能

缺陷： 故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制

  • 哨兵： 在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。可以监控Redis节点的健康状态，当主节点不可用时自动进行故障转移，选举新的主节点，保证系统的连续性

优点：自动故障转移：Sentinel可以监控Redis节点的健康状态，并在主节点故障时自动进行故障转移；配置简单：Sentinel提供简单的配置方式，易于部署和管理

缺点：单一哨兵故障：如果Sentinel节点本身发生故障，可能会影响故障转移的正常进行；手动干预：在某些情况下，可能需要手动干预故障转移过程

  • Cluster集群： 通过集群，redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案

优点：分布式存储：Redis Cluster可以将数据分片存储在多个节点上，提高系统的扩展性和容错性；自动化管理：Redis Cluster可以自动进行数据分片和负载均衡，减少手动管理的工作量

缺点：复杂性：部署和管理Redis Cluster相对复杂，需要考虑数据分片、负载均衡等方面的问题；数据迁移：在扩容或缩容时可能需要进行数据迁移，可能会影响系统的性能

通过以上措施的综合应用，可以提高Redis数据库的高可用性，确保系统在面对各种异常情况时能够保持稳定运行，提供持续可靠的服务

二、Redis 主从复制

1、Redis主从复制概述

1.1 Redis主从复制概念

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(Master)，后者称为从节点(Slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点

默认情况下，每台Redis服务器都是主节点；且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点)，但一个从节点只能有一个主节点

1.2 Redis主从复制的作用

提高读取性能：通过将读取操作分摊到多个服务器上，可以提高系统的整体读取性能。客户端可以向任何一个从服务器发送读取请求，从而减轻主服务器的负载

数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式

故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；实际上是一种服务的冗余

负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点），分担服务器负载；尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量

高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础

1.3 Redis主从复制的流程

  • 若启动一个Slave机器进程，则它会向Master机器发送一个“sync command”命令，请求同步连接
  • 无论是第一次连接还是重新连接，Master机器都会启动一个后台进程，将数据快照保存到数据文件中（执行rdb操作），同时Master还会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中
  • 后台进程完成缓存操作之后，Maste机器就会向Slave机器发送数据文件，Slave端机器将数据文件保存到硬盘上，然后将其加载到内存中，接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给Slave端机器。若Slave出现故障导致宕机，则恢复正常后会自动重新连接
  • Master机器收到Slave端机器的连接后，将其完整的数据文件发送给Slave端机器，如果Mater同时收到多个Slave发来的同步请求，则Master会在后台启动一个进程以保存数据文件，然后将其发送给所有的Slave端机器，确保所有的Slave端机器都正常

2、搭建Redis主从复制

2.1 环境部署

Redis架构：一主两从

主机操作系统IP地址软件 / 安装包 / 工具
master_redisCentOS7172.16.12.10redis-5.0.7.tar.gz
slave1_redisCentOS7172.16.12.12redis-5.0.7.tar.gz
slave2_redisCentOS7172.16.12.13redis-5.0.7.tar.gz

（1）关闭所有设备的防火墙和核心防护 

[root@localhost ~]#systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]#setenforce 0

（2）修改三台服务器的主机名，方便区分

[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname master_redis
[root@localhost ~]#bash      #修改master服务器主机名[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname slave1_redis
[root@localhost ~]#bash      #修改slave1服务器主机名[root@localhost ~]#hostnamectl set-hostname slaver2_redis
[root@localhost ~]#bash      #修改slave2服务器主机名

（3）安装master主服务器、slave1从服务器、slave2从服务器的redis-5.0.7软件

redis安装包官网下载：http://download.redis.io/releases/
yum install -y gcc gcc-c++ make   #安装依赖包#事先准备好安装包：redis-5.0.7.tar.gz，解压后进入安装包目录编译安装即可
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件，设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
……         一直回车
直到出现：Please select the redis executable path []
然后在这句话后面手动输入
/usr/local/redis/bin/redis-server   #注意要一次性正确输入
#没有一次性输入正确，那么要保证后面一定作软链接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin//etc/init.d/redis_6379 start      #启动redis服务

2.2 主服务器修改配置文件

修改master_redis主服务器的redis配置文件

[root@master_redis ~]#vim /etc/redis/6379.confbind 0.0.0.0                      #70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
daemonize yes                     #137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log   #172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379           #264行，指定工作目录
appendonly yes                    #700行，开启AOF持久化功能[root@master_redis ~]#/etc/init.d/redis_6379 restart

2.3 从服务器修改配置文件

slave1从服务器、slave2从服务器都需要修改各自的redis主配置文件

vim /etc/redis/6379.confbind 0.0.0.0                       #70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网卡
daemonize yes                      #137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log    #172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379            #264行，指定工作目录
replicaof 192.168.223.10 6379      #288行，指定要同步的Master节点IP和端口
appendonly yes                     #700行，开启AOF持久化功能/etc/init.d/redis_6379 restart

2.4 测试主从复制效果

（1）在master_redis主服务器上查看日志

[root@master_redis ~]#tailf /var/log/redis_6379.log

（2）在master_redis主服务器上查看从节点服务器

[root@master_redis ~]#redis-cli info replication#解释输出的这段信息是关于Redis的主服务器的状态报告
role:master：这表示当前Redis实例的角色是主服务器。
connected_slaves：这表明当前有几个从服务器连接到主服务器进行复制
slave0和slave1: 这些是从服务器的信息，包括IP地址、端口号、状态（在线）、偏移量（offset）和延迟（lag）。这些信息显示了每个从服务器的连接状态、同步进度等
master_replid：这是主服务器的复制ID，用于标识主服务器的数据集
master_replid2: 这是一个备用的主服务器复制ID，通常在故障转移时使用
master_repl_offset: 这是主服务器当前的复制偏移量，表示主服务器目前复制的进度
second_repl_offset: 这是备用的主服务器复制偏移量，在故障转移时可能会被使用
repl_backlog_active: 这表示复制后备日志是否处于活动状态
repl_backlog_size: 这是后备日志的大小
repl_backlog_first_byte_offset: 这是后备日志中第一个字节的偏移量
repl_backlog_histlen: 这是后备日志历史长度，表示当前后备日志中包含的最新数据的长度

（3）在master主服务器上写入数据，查看能否同步到两个slave从服务器

一开始，两个从服务器，编号为0的数据库中没有任何数据 

redis-cli   #登录到本地的redis数据库keys *      #查看当前数据库中的所有键

在master主服务器上的编号为0的数据库中创建数据

redis-cli           #登录到本地的redis数据库keys *              #查看当前数据库中的所有数据
set students hello  #创建数据
get students        #获取指定键值数据

测试：在两个slave从服务器上查看是否能获取到同步的数据

redis-cli      #登录到本地的redis数据库keys *         #查看当前数据库中的所有键
get students   #获取指定键值数据

三、Redis 哨兵模式

1、Redis哨兵模式概述

1.1 Redis哨兵模式的概念

Redis 哨兵模式用于监控Redis实例的运行状况，并在主节点发生故障时自动进行故障转移，确保系统的持续可用性。Redis 哨兵通过不断地检查主节点和从节点的状态来实现这一目标，并在需要时自动执行故障转移操作

哨兵系统通常由多个哨兵节点组成，它们之间通过消息传递来协调监控任务和决策。当主节点出现故障或不可用时，哨兵系统会选举一个从节点作为新的主节点，并通知其他节点更新配置，使系统能够继续正常工作

通过使用哨兵模式，Redis可以实现自动化的故障处理和主从切换，提高了系统的可用性和稳定性。同时，哨兵还可以进行监控、通知和自动故障恢复等功能，使Redis集群更加健壮和可靠

1.2  Redis哨兵模式的原理

哨兵(sentinel)：是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的 Master 并将所有 Slave 连接到新的 Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点

1.3 Redis哨兵模式的功能

监控：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常

自动故障转移：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点

通知（提醒）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端

即哨兵的核心功能：在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移

1.4 Redis哨兵模式的结构

哨兵结构由两部分组成，哨兵节点和数据节点：

哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据。

数据节点：主节点和从节点都是数据节点。

哨兵的启动依赖于主从模式，所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式，所有节点上都需要部署哨兵模式，哨兵模式会监控所有的 Redis 工作节点是否正常，当 Master 出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个 Master 的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从 Slaves 中选取一个作为新的 Master。

需要特别注意的是，客观下线是主节点才有的概念；如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作

1.5 Redis哨兵模式工作流程

（1）哨兵对主从复制集群进行监控，监控对象“所有redis数据节点”
（2）哨兵与哨兵之间进行相互监控，监控的对象:哨兵彼此
（3）监控目的
（3.1）哨兵与哨兵之间的监控目的：检测彼此的存活状态
（3.2）哨兵监控所有的redis数据库的目的：为了实现故障自动故障切换
故障切换原理
① 当master 挂掉，哨兵会及时发现，发现之后，进行投票机制，选举出一个新的master服务器（投票数一定是奇数)
② 完成salve ---> master的从向主进行切换
③ 完成其他的从服务器对新的master配置

1.6 故障转移机制

① 由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障

每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心跳检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了（单方面的）。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了

② 当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法（选举算法）实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点

③ 由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下：

将某一个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点；

若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点；

通知客户端主节点已经更换。

需要特别注意的是，客观下线是主节点才有的概念；如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。

1.7 主节点的选举

  • 过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵 ping 响应的从节点
  • 选择配置文件中从节点优先级配置最高的。（replica-priority，默认值为100）
  • 选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点

2、搭建Redis哨兵模式

2.1 环境部署

哨兵模式：基于主从复制的基础上

2.2 修改所有节点的配置文件

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
protected-mode no                #17行，关闭保护模式
port 26379                       #21行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes                    #26行，指定sentinel为后台启动
logfile "/var/log/sentinel.log"         #36行，指定日志存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"               #65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 172.16.12.10 6379 2 
#84行，修改 指定该哨兵节点监控172.16.12.10:6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关：至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000   
#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）

2.3 启动哨兵模式

先启master主服务器，再启slave1和slave2从服务器

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
注意！先启动主服务器，再启动从服务器

查看redis-server进程号

ps aux | grep redis

查看哨兵模式详细信息 

redis-cli -p 26379 info sentinel

#哨兵信息详解
sentinel_masters:1
#这表示有一个 Redis 主服务器被 Sentinel 监控管理
sentinel_tilt:0
#这个值表示当前没有倾斜（tilt）事件发生，即系统处于正常状态
sentinel_running_scripts:0
#表示没有正在运行的脚本
sentinel_scripts_queue_length:0
#这表示脚本队列中没有等待执行的脚本
sentinel_simulate_failure_flags:0
#这个参数指示没有设置用于模拟故障的标志
master0:name=mymaster,status=ok,address=172.16.12.10:6379,slaves=2,sentinels=3
#这是关于名为“mymaster”的主 Redis 服务器的详细信息。它显示了主服务器的名称、状态（正常）、地址（IP地址和端口号）、从服务器的数量（2个）以及 Sentinel 实例的数量（3个）

2.4 模拟故障切换

模拟master故障：杀死 master主服务器上的redis-server进程号

[root@master_redis redis-5.0.7]#ps aux | grep redis
[root@master_redis redis-5.0.7]#kill -9 108408

查看哨兵模式详细信息：是否完成自动故障切换

redis-cli -p 26379 info sentinel

 查看日志文件：是否完成自动故障切换

tailf /var/log/sentinel.log     #实时监控日志文件后十行

2.5 单点故障修复

修复原master服务器设备：

一般旧master的故障修复好，是不会去抢占优先级再次成为master，而是会作为新的slave添加到Redis高可用集群里

上次杀死redis-server进程号导致master故障，这次再次启动master主服务器上的redis-server即可，但在现实环境中，需要根据各个复杂的情况来进行修复

[root@master_redis ~]#/usr/local/redis/bin/redis-server
#启动master主服务器上的redis-server

[root@master_redis ~]#ps aux | grep redis
#查看是否有redis-server进程

修复主从：将原master作为新slave从服务器添加到redis高可用集群里

[root@master_redis ~]#vim /etc/redis/6379.conf
replicaof 172.16.12.12 6379
[root@master_redis ~]#/etc/init.d/redis_6379 restart

三、Redis 集群模式

1、Redis集群模式概述

1.1 集群相关概念

为解决某个特定问题将多台计算机组合起来形成的单个系统，分为三个类型：

  • LB： Load Balancing，负载均衡，多个主机组成，每个主机只承担一部分访问请求
  • HA： High Availiablity，高可用，避免 SPOF 单点故障（single Point Of failure）
  • HPC： High-performance computing，高性能

1.2 Redis集群模式的概念

Redis集群模式是Redis数据库的一种部署方式，用于提高Redis的性能和可伸缩性。在Redis集群模式中，数据被分片(sharding)存储在多个Redis实例中，每个实例负责存储其中一部分数据。这样可以让Redis集群处理更大量的数据，并提供更高的读写性能

Redis集群模式通常包括多个主节点和若干个从节点。主节点负责处理客户端的读写请求，而从节点用于备份数据和提供读取服务。Redis集群模式还提供了自动的故障转移和数据重分片功能，以确保集群的高可用性和稳定性

通过Redis集群模式，可以横向扩展Redis数据库，应对大规模数据和高并发访问的需求，是一种常见的实现高性能、高可用性的方案之一

1.3 Redis集群模式的作用

集群的作用，可以归纳为两点：

（1）数据分区：数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能

集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加；另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力

Redis单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及；例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出

（2）高可用：集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似）；当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务

1.4 Redis集群的工作模式

redis cluster 提供自动故障转移功能，这些机制可以监测 redis 节点的健康状态，当 master 节点不可用时，自动升级一个 slave 为新的 master，然后重新分配槽位等操作以确保集群的正常运行

心跳：在分布式系统中，心跳通常用于检测节点的存活状态。在 redis 集群中，master 节点之间会定期发送心跳消息以确认彼此的存活状态。这有助于及时发现节点失效或网络问题，并采取相应的措施来维护集群的稳定性

同步：对于 redis 集群中的 master 节点，同步是指将数据从一个 master 节点复制到另一个 master 节点，以确保所有节点上的数据保持一致。当一个 master 节点接收到写入操作时，它会将这些更新通过复制机制传播到其他节点，以实现数据的同步。不过采用哈希数据分片的方式进行数据存储，每个键被映射到特定的分片上，而每个分片由一个主节点负责。因此，在标准的 redis 集群中，主节点之间不会直接同步数据

① 读写可以负载均衡

Redis Cluster 实现了读写请求的负载均衡，客户端可以根据数据分片情况将请求路由到不同的节点上，提高了系统的整体处理能力

② 自动故障转移（高可用）

当主节点发生故障时，Redis Cluster 会自动进行故障转移，将一个从节点晋升为新的主节点，从而保证数据的可用性

③ 突破了单机的存储限制

通过数据分片和分布式存储，Redis Cluster 可以突破单机存储容量的限制，将数据存储在多个节点上，实现了存储的水平扩展

④ 数据分片

Redis Cluster 将数据分为多个槽（slot），每个槽对应一个数据分片。这些数据分片分布在不同的节点上，实现数据的分布式存储

1.5 Redis集群的数据分片

Redis集群引入了哈希槽的概念
Redis集群有16384个哈希槽（编号0~16383）
集群的每个节点负责一部分哈希槽
每个Key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作

#以3个节点组成的集群为例：
节点A包含0到5460号哈希槽
节点B包含5461到10922号哈希槽
节点C包含10923到16383号哈希槽

1.6 Redis集群的主从复制模型

集群中具有A、B、C三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。 

1.7 数据存储的方法与架构

Redis 使用一种称为一致性哈希（Consistent Hashing）的算法来决定数据在集群中的存储位置，它共有 16384 个，每个 hash 槽位为 512 字节。

一般情况下，可用有以下几种架构情况：

① 仅一台节点

对于只有一台节点部署：所有的数据将被存储在这台节点上，哈希算法会将所有的键映射到这台节点上进行存储和处理

② 三台节点

每个节点部署一主一从，每个主节点都有一个对应的从节点，从节点负责复制主节点的数据，用于故障转移和数据备份

③ 六台节点

六台节点分为三组，每组包含一个主节点和一个从节点，共计三组，每组一个主节点负责写操作，一个从节点负责数据备份和读操作

2、搭建Redis集群模式

2.1 环境部署 

redis的集群一般需要6个节点，即3主3从

方便起见，这里所有节点在同一台服务器上模拟：
以端口号进行区分：3个主节点端口号：6001/6002/6003，对应的从节点端口号：6004/6005/6006，主节点对应的从节点端口号是随机分配的

主机操作系统IP：端口软件/安装包/工具
Master1CentOS7172.16.12.10:6001redis-5.0.7.tar.gz
Slave1CentOS7172.16.12.10:6002redis-5.0.7.tar.gz
Master2CentOS7172.16.12.10:6003redis-5.0.7.tar.gz
Slave2CentOS7172.16.12.10:6004redis-5.0.7.tar.gz
Master3CentOS7172.16.12.10:6005redis-5.0.7.tar.gz
Slave3CentOS7172.16.12.10:6006redis-5.0.7.tar.gz

 关闭所有设备的防火墙和核心防护 

[root@localhost ~]#systemctl stop firewalld
[root@localhost ~]#setenforce 0

安装redis-5.0.7软件 

yum install -y gcc gcc-c++ make   #安装依赖包#事先准备好安装包：redis-5.0.7.tar.gz，解压后进入安装包目录编译安装即可
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install#执行软件包提供的 install_server.sh 脚本文件，设置 Redis 服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
……         一直回车
直到出现：Please select the redis executable path []
然后在这句话后面手动输入
/usr/local/redis/bin/redis-server   #注意要一次性正确输入
#没有一次性输入正确，那么要保证后面一定作软链接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin//etc/init.d/redis_6379 start      #启动redis服务

2.2 拷贝配置文件到不同的目录

[root@localhost ~]#cd /etc/redis/
[root@localhost redis]#mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}[root@localhost redis]#for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done

2.3 开启集群功能

[root@localhost redis]#cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
[root@localhost redis6001]#vim redis.conf
#bind 127.0.0.1							#69行，注释掉bind 项，默认监听所有网卡
protected-mode no						#88行，修改，关闭保护模式
port 6001								#92行，修改，redis监听端口，
daemonize yes							#136行，开启守护进程，以独立进程启动
cluster-enabled yes						#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000				#846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes							#700行，修改，开启AOF持久化

 其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个配置文件中的6个端口都要不一样

[root@localhost redis6001]#for i in {2..6}
do
cp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done
#将修改好的redis6001目录下的文件覆盖掉其他目录下的配置文件，这样只需要修改不同目录对应的不同的端口号和群集名称文件
[root@localhost redis6001]#cd ../redis6002
[root@localhost redis6002]#vim redis.conf
port 6002								#92行，修改，redis监听端口
cluster-config-file nodes-6002.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置[root@localhost redis6002]#cd ../redis6003
[root@localhost redis6003]#vim redis.conf
port 6003								#92行，修改，redis监听端口
cluster-config-file nodes-6003.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置[root@localhost redis6003]#cd ../redis6004
[root@localhost redis6004]#vim redis.conf
port 6004								#92行，修改，redis监听端口
cluster-config-file nodes-6004.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置[root@localhost redis6004]#cd ../redis6005
[root@localhost redis6005]#vim redis.conf
port 6005								#92行，修改，redis监听端口
cluster-config-file nodes-6005.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置[root@localhost redis6005]#cd ../redis6006
[root@localhost redis6006]#vim redis.conf
port 6006								#92行，修改，redis监听端口
cluster-config-file nodes-6006.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置

2.4 启动redis节点

分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点

[root@localhost redis6006]#for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done

[root@localhost redis6006]#ps aux | grep redis    #查看服务进程

2.5 启动集群

redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1#六个实例分为三组，每组一主一从，前三个做主节点，后三个做从节点。下面交互的时候需要输入 yes 才可以创建
#--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点
#IP地址可写127.0.0.1也能写本机IP

2.6 测试集群

[root@localhost ~]#redis-cli -p 6001 -c  #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
cluster slots                            #查看所有节点的哈希槽编号范围

输入数据（每次轮询存储在不同的master主服务器中），然后slave服务器只能查看其对应的master主服务器的同步的数据

set k6002 22222
set k6003 33333
set k6004 44444
[root@localhost ~]#redis-cli -p 6005 -c
keys *
[root@localhost ~]#redis-cli -p 6006 -c
keys *
[root@localhost ~]#redis-cli -p 6004 -c
keys *

四、总结

1、主从复制总结

redis主从复制是为了数据冗余和读写分离

在这两种模式中，有两种角色主节点（master）和从节点（slave），主节点负责处理写的操作，并将数据更改复制到一个或多个从节点

这样我们的主节点负载减轻，从节点可以提供数据读取服务，实现读写分离，如果主节点停止服务，从节点之一可以立即接管主节点的角色，再继续提供服务

具体流程如下：

  • 从节点启动成功连接主节点后，发送一个sync命令
  • 主节点接受到sync的命令后开始在后台保存快照，同时,它也开始记录接收到rsnc后所有执行写的命令，快照完成后会将这个快照文件发送给从节点
  • 从节点收到快照文件之后开始载入，并持续接受主节点发送过来的新的写命令执行

总的来说，通过主从复制，redis 能够实现数据的备份（master 产生的数据能slave备份），负责均衡（读操作可以分摊到slave上去）和高可用（master宕机后，可以由slave进行故障切换）

2、哨兵模式总结

哨兵是一个高可用的行解决方案，是官方认可的默认模式

  • 监控：redis 哨兵 会持续监控master和slave实例是否正常运行
  • 通知：如某个redis实例有问题，哨兵可以通过API向管理员或者其他应用发信通知
  • 自动故障转移：如果master节点不工作，哨兵会开始故障转移的过程，选择一个slave节点晋升为新的master，其他剩余slave的节点会被重新配置为信的master节点的slave
  • 配置提供服务：客户端可以使用哨兵来查询被认证的master节点该master节点的目录所有的slave节点

redis 哨兵是一个用于管理多个reids服务的系统，它提供监控、通知、自动故障转移、配置提供服务的功能，以实现redis高可用性

3、集群总结

redis cluster 是一个分布式数据库解决方案，提供一组redis服务之间的网络接口

主要有几个功能：

  • 数据分片：redis cluster 实现了就爱那个数据自动分片，每个节点都会保存一份数据
  • 故障转移：若个某个节点发生故障，cluster会自动将其上的分片迁移个其他节点
  • 高性能：由于数据分片和网络，redis cluster提供高性能的数据操作
  • 高可能：如果单个节点挂掉了，那么redis cluster 内部会自动进行故障恢复

redis 集群是一个提供高性能、高可用、数据分片、故障转移特性的分布式数据解决方案

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