文章目录

• 一、Redis主从复制
• • 主从复制流程
  • Redis主从复制的作用
• 二、哨兵模式
• • 1、哨兵模式集群架构
  • 2、哨兵模式主要功能
  • 3、哨兵监控整个系统节点的过程
  • 4、主观下线
  • 5、客观下线
  • 6、master 选举
  • 7、故障迁移
  • 8、优点与缺点
• 三、Cluster群集
• • 1、集群的作用
  • 2、Redis集群的数据分片
• 四、实验一（主从复制）
• 五、实验二（哨兵模式）
• 六、Redis 集群部署步骤

一、Redis主从复制

• 通过持久化功能，redis保证了即使在服务器重启的情况下也不会丢失(或少量丢失)数据，因为持久化会把内存中的数据保存到硬盘上，重启会从硬盘上加载数据，但是由于数据是存儲在一台服务器上的，如果这台服务器出现硬盘故障等问题，也会导致数据丢失。
• 为了避免单点故障，通常的做法是将数据库复制多个副本以部署在不同的服务器上，这样即使有一台服务器出现故障，其他服务器依然可以继续提供服务，为此， redis提供了复制(replication)功能，可以实现当一台数据库中的数据更新后，自动将更新的数据同步到其他数据库上。
• 在复制的概念中，数据库分为两类，一类是主数据库(master) ，另一类是从数据(slave) 。主数据可以进行读写操作，当写操作导致数据变化时会自动将数据同步给从数据库，而从数据库一般是只读的，并接受主数据同步过来的数据。一个主数据库可以拥有多个从数据库，而一个从数据库只能拥有一个主数据库。

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（RDB）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在硬盘上，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端机器都正常工作

Redis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。

二、哨兵模式

1、哨兵模式集群架构

哨兵是Redis集群架构中非常重要的一个组件，哨兵的出现主要是解决了主从复制出现故障时需要认为干预的问题

2、哨兵模式主要功能

【1】集群监控：负责监控 Redis master 和 slave 进程是否正常工作
【2】消息通知：如果某个 Redis 实例出现故障，那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员
【3】故障转移：如果 master node 挂掉了，会自动转移到 slave node 上
【4】配置中心：如果故障转移发生了，通知 client 客户端习新的 master 地址

3、哨兵监控整个系统节点的过程

【1】首先主节点的信息是配置在哨兵的配置文件中

【2】哨兵节点会和配置的主节点建立起两条连接命令连接和订阅连接

【3】哨兵会通过命令连接每10s发送一次INFO命令，通过INFO命令，主节点会返回自己的run_id 和自己的从节点信息

【4】哨兵会对这些从节点也建立两条连接命令连接和订阅连接
【5】哨兵通过命令连接向从节点发送INFO命令，获取到他的一些信息：

• run_id（redis服务器id）
• role（职能）
• 从服务器的复制偏移量 offset
• 其他

【6】通过命令连接向服务器的 _sentinel:hello 频道发送一条消息，包括自己的ip端口、run_id、配置（后续投票的时候会用到）等
【7】通过订阅连接对服务器的 _sentinel:hello 频道做监听，所以所有的向该频道发送的哨兵消息都能被接收到
【8】解析监听到的消息，进行分析提取，就可以知道还有哪些别的哨兵服务节点也在监听这些主从节点了，更新结构体将这些哨兵节点记录下来
【9】向观察到的其他的哨兵节点建立命令连接

4、主观下线

哨兵节点会每秒一次的频率向建立了命令节点的实例发送ping命令，如果在 down-after-milliseconds 毫秒内没有做出有效响应包括（pong/loading/masterdown）以外的响应，哨兵就会将该实例在本结构体中的状态标记为 sri_s_down 主观下线

5、客观下线

当一个哨兵节点发现主节点处于主观下线状态时，就会向其他的哨兵节点发出询问，该节点是否已经主观下线。如果超过配置参数 quorum 个节点认为是主观下线时，该哨兵节点就会将自己维护的结构体中该主节点标记为 sri_o_down 客观下线

6、master 选举

在认为主节点客观下线的情况下，哨兵节点间会发起一次选举，命令为： SENTINEL is-master-down-by-addr，只是 run_id 这次会将自己的 run_id 带进去，希望接受者将自己设置为主节点。如果超过半数以上的节点返回将该节点标记为 leader 的情况下，会有该 leader 对故障进行迁移

7、故障迁移

【1】在从节点中挑选出新的从节点

• 通讯正常
• 优先级排序
• 优先级相同时选择offset最大的

【2】将该节点设置成新的主节点 slaveof no one ，并确保在后续的 INGO 命令时，该节点返回状态为 master

【3】将其他的从节点设置成从新的主节点服务， slaveof 命令

【4】将旧的主节点变成新的主节点的从节点

8、优点与缺点

• 【优点】：高可用，哨兵模式是基于主从模式的，所有主从模式的优点，哨兵模式都有；主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高
• 【缺点】：redis 比较难支持在线扩容，在群集容量达到上限时在线扩容会变得很复杂

三、Cluster群集

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

集群由多个节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。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。

1、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。

2、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

#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

四、实验一（主从复制）

#关闭防火墙和核心防护
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0#进行redis的安装（所有主机都需要安装）
yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz 
cd /opt/redis-5.0.7/
make -j 2 && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/#Master节点（192.168.184.10）：
vim /etc/redis/6379.conf
bind 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
/etc/init.d/redis_6379 restart 		#重启redis服务#slaves节点（192.168.184.30、192.168.184.50）：
vim /etc/redis/6379.conf
bind 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 192.168.184.10 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#进行主从复制验证
tail -f /var/log/redis_6379.log    	#查看master节点日志
redis-cli info replication				#master上验证从节点

master 节点（192.168.174.5）

slave 节点192.168.174.27

五、实验二（哨兵模式）

• 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

• 哨兵：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。

#修改配置文件（所有节点）
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 192.168.184.10 6379 2	#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.184.10:6379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）#启动哨兵模式
redis-sentinel /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf &   #先启动master，再启动slave#查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info sentinel#模拟故障
netstat -natp | grep redis
kill -9 redis的进程#查看哨兵的信息
redis-cli -p 26379 info sentinel#查看日志
tail -f /var/log/sentinel.log

六、Redis 集群部署步骤

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: 6004/6005/6006cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}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#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 /etc/redis/redis-cluster/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
appendonly yes          #699行，修改，开启AOF持久化
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#可以写一个for循环将6001的文件复制给6002~6006，这样就不需要全部一个一个文件进行修改了
for i in {2..6}
do
/usr/bin/cp -f /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i/redis.conf
done
#之后稍微修改文件即可# 启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令: redis-server redis.conf，来启动redis节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conffor d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
doneps -ef | grep redis#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。#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
1) 1) (integer) 54612) (integer) 10922      #哈希槽编号范围3) 1) "127.0.0.1" .2) (integer) 6003       #主节点IP和端口号3) " fdca661922216dd69a 63a7c9d3c4540cd6baef44"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 6004       #从节点IP和端口号3) "a2c0c32aff0f38980accd2b63d6d952812e44740"
2) 1) (integer) 02) (integer) 54603) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60013) "0e5873747a2e2 6bdc935bc76c2ba fb19d0a54b11"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60063) "8842ef5584a85005e135fd0ee59e5a0d67b0cf8e"
3) 1) (integer) 10923 2) (integer) 163833) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60023) "81 6ddaa3d14 69540b2f fbcaaf9aa867646846b30"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60053) "f847077bfe6722466e96178ae8cbb09dc8b4d5eb"127.0.0.1:6001> set name zhangsan
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1: 6003
OK127.0.0.1:6001> cluster keyslot name    #查看name键的槽编号
(integer) 5798