redis高可用(主从复制,哨兵,集群)

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一、主从复制:

 1.主从复制介绍:

 2.主从复制的作用:

 3.主从复制流程:

 4.搭建Redis 主从复制:

  4.1 环境准备:

  4.2 安装redis:

  4.3 master节点修改 Redis 配置文件:

  4.4 slave节点修改 Redis 配置文件:

  4.5 验证主从效果:

二、Redis 哨兵模式:

 1.哨兵的核心功能:

 2.哨兵模式的作用:

 3.哨兵结构组成部分:

 4.故障转移机制:

 5. 主节点的选举标准:

 6.搭建Redis 哨兵模式:

  6.1 环境准备:

  6.2 所有节点修改 Redis 哨兵模式的配置文件:

​编辑

​编辑

  6.3 启动哨兵模式:

  6.4 查看哨兵信息:

  6.5 故障恢复:

三、Redis 群集模式:

 1.集群概念:

 2.集群的作用:

 3. 集群模式的数据分片介绍:

 4. redis集群的主从复制模型:

 5.搭建Redis 群集模式:

 5.1 创建集群节点:

  5.2 准备配置文件和redis-cli服务:

  5.3 开启群集功能:

  5.4 启动redis节点:

  5.5 启动集群:

  5.6 测试群集:


一、主从复制:

 1.主从复制介绍:

  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。

 2.主从复制的作用:

  • 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。

 3.主从复制流程:

(1)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。
(2)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。
(3)后台进程完成缓存操作之后,Master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。
(4)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Master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。

1、从服务器发送SYNC同步数据请求
2、主Redis会fork一个子进程,然后产生RDB文件(完备),此时客户端还是持续写入新的命令。
3、RDB文件持久化完成后,主Redis会将RDB文件和缓存起来的命令推送给从服务器
4、推送完成后,主Redis会利用AOF(增备)持久化功能,持续的同步操作命令到从服务器。

#后续所有的同步操作,只要没有新的从设备接入,都是会使用AOF的方式进行同步数据

 4.搭建Redis 主从复制:

  Master节点:192.168.88.100
  Slave1节点:192.168.88.101
  Slave2节点:192.168.88.103

  4.1 环境准备:

systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048sysctl -p

  4.2 安装redis:

yum install -y gcc gcc-c++ maketar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件,所以在解压完软件包后,不用先执行 ./configure 进行配置,可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行source /etc/profile//定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true[Install]
WantedBy=multi-user.target

  4.3 master节点修改 Redis 配置文件:

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0									#87行,修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no								#111行,将本机访问保护模式设置no
port 6379										#138行,Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行,设置为守护进程,后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行,指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行,指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行,指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123								#1037行,可选,设置redis密码
appendonly yes									#1380行,开启AOF

  4.4 slave节点修改 Redis 配置文件:

vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0									#87行,修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no								#111行,将本机访问保护模式设置no
port 6379										#138行,Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行,设置为守护进程,后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行,指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行,指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行,指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123								#1037行,可选,设置redis密码
appendonly yes									#1380行,开启AOF
replicaof 192.168.80.10 6379					#528行,指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth abc123								#535行,可选,指定Master节点的密码,仅在Master节点设置了requirepasssystemctl restart redis-server.service

  4.5 验证主从效果:

1.在Master节点上验证从节点:
redis-cli info replication2.在Master节点上看日志:
tail -f /usr/local/redis/log/redis_6379.log 

二、Redis 哨兵模式:

 1.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。

 2.哨兵模式的作用:

  • 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,并让其它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。

 3.哨兵结构组成部分:

     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。

 4.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。

 5. 主节点的选举标准:

  1.过滤掉不健康的(已下线的),没有回复哨兵 ping 响应的从节点。
  2.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)
  3.选择复制偏移量最大,也就是复制最完整的从节点。

 6.搭建Redis 哨兵模式:

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

  Master节点:192.168.88.100
  Slave1节点:192.168.88.101
  Slave2节点:192.168.88.103

  6.1 环境准备:

systemctl stop firewalld
setenforce 0##哨兵的启动依赖于主从模式 ,这里接着上面做

  6.2 所有节点修改 Redis 哨兵模式的配置文件:

cp /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf /usr/local/redis/conf/
chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
#复制哨兵配置文件,并设置属主属组vim /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
protected-mode no									#6行,关闭保护模式
port 26379											#10行,Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes										#15行,指定sentinel为后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis-sentinel.pid		#20行,指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/sentinel.log"			#25行,指定日志存放路径
dir /usr/local/redis/data							#54行,指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.80.10 6379 2		#73行,修改 指定该哨兵节点监控192.168.80.10:6379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 auth-pass mymaster abc123					#76行,可选,指定Master节点的密码,仅在Master节点设置了requirepass
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000		#114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			#214行,同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间(180秒)

  6.3 启动哨兵模式:

先启master,再启slave
cd /usr/local/redis/conf/
redis-sentinel sentinel.conf &

  6.4 查看哨兵信息:

redis-cli -p 26379 info Sentinel

  6.5 故障恢复:

  如过要将以前的master的redis启动,需要先将/var/run/redis_6379.pid文件删除,删除执行在执行/etc/init.d/redis_6379 start ,即可启动redis服务,启动之后,哨兵会将它设置为salve从节点,并自动指向新的节点。

  最好再去配置文件中去指向主从复制的master,也就是将重新启动的master的配置文件/etc/redis/6379.conf 中的 288行重新指向新的master。

三、Redis 群集模式:

 1.集群概念:

(1)集群,即 Redis Cluster,是Redis 3. 0开始引入的分布式存储方案。

(2)集群由多个节点(Node) 组成,Redis 的数据分布在这些节点中。

(3)集群中的节点分为主节点和从节点;只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

 2.集群的作用:

(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。

 3. 集群模式的数据分片介绍:

  • Redis集群引入了哈希槽的概念
  • Redis集群由16384个哈希槽(编号0-16383)
  • 集群的每一个节点负责一部分哈希槽
  • 每个key通过CRC算法后对16384取余来决定放置哪个槽位。
  • 再通过这个槽找到对应的节点,然后直接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

 4. redis集群的主从复制模型:

  1. 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。
  2. 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。
    for i in {1..6}
    do
    cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
    cp /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
    done

 5.搭建Redis 群集模式:

redis的集群一般需要6个节点,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。

 5.1 创建集群节点:

cd /usr/local/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}

  5.2 准备配置文件和redis-cli服务:

for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done

  5.3 开启群集功能:

#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改,注意6个端口都要不一样。
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1									#87行,注释掉bind项,默认监听所有网卡
protected-mode no								#111行,关闭保护模式
port 6001										#138行,修改redis监听端口
daemonize yes									#309行,设置为守护进程,后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid		#341行,指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6001.log"	#354行,指定日志文件
dir ./											#504行,指定持久化文件所在目录
appendonly yes									#1379行,开启AOF
cluster-enabled yes								#1576行,取消注释,开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf				#1584行,取消注释,群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000						#1590行,取消注释群集超时时间设置

  5.4 启动redis节点:

for d in {1..6}
do
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$d
./redis-server redis.conf
doneps -ef | grep redis

  5.5 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,前面的做主节点,后面的做从节点。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。

  5.6 测试群集:

redis-cli -p 6001 -c					#加-c参数,节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots			#查看节点的哈希槽编号范围

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