一、主从复制

1.1 概述

概念

• 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

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

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

1.2 服务搭建

准备工作

Master ：192.168.253.11

Slave1 ：192.168.253.22

Slave1 ：192.168.253.33

以上三台均已安装redis

修改Redis配置文件

Master

• 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

Slave

• 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 192.168.253.11 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

验证主从

• 主节点创建数据文件
  

• 从节点查看
  
  

查看主节点日志

• tail -f /var/log/redis_6379.log

在主节点验证从节点

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

2.1 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

2.2 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

2.3 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

2.4 服务搭建

准备工作

Master ：192.168.253.11

Slave1 ：192.168.253.22

Slave1 ：192.168.253.33

以上三台均已安装redis

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 192.168.253.11 6379 2			#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.253.11:6379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

先启动Master

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

[1] 7373

再启动Slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

[1] 11453

查看哨兵信息

• redis-cli -p 26379 info Sentinel
  

模拟故障

查看redis进程号

• ps -ef | grep redis

杀死主节点的redis

• kill -9 6631

模拟master宕机

查看结果

动态查看哨兵日志

• tail -f /var/log/sentinel.log
  
  验证主节点

• redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
  - 主节点已更换至Slave2

三、集群模式

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

• 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

3.1 作用

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

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

3.2 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

3.3 服务搭建

redis的集群一般需要6个节点，3主3从

准备工作

方便起见，这里所有节点在6台服务器上模拟：
以IP及端口号进行区分：3个主节点端口号：7001、7002、7003，对应的从节点端口号：7004、7005、7006

Master1 ：192.168.253.11 ：7001
Master2 ：192.168.253.22 ：7002
Master3 ：192.168.253.33 ：7003

Slave1 ：192.168.253.44 ：7004
Slave2 ：192.168.253.55 ：7005
Slave3 ：192.168.253.66 ：7006

所有节点cp配置文件

cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6379

cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6379/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6379/

Master1节点设置

• vim /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf

bind 192.168.253.11						#69行，修改bind项，监听自己的IP
protected-mode no						#88行，修改，关闭保护模式
port 7001								#92行，修改，redis监听端口
daemonize yes							#136行，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-6379.conf		#840行，取消注释，群集名称文件设置，无需修改
cluster-node-timeout 15000				#846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes							#699行，修改，开启AOF持久化

• 设置完直接把master1的文件远程发送到其他六台机子

scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.253.22:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.253.33:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.253.44:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.253.55:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf root@192.168.253.66:/etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf

其余节点设置

• 注意 Master1 文件发送过去修改两个地方
• vim /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf

bind 192.168.253.11						#69行，修改bind项，监听自己的IP

port 7001								#92行，修改，redis监听端口

所有节点设置

启动

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6379/

redis-server redis.conf

启动集群

• 在Master1上开启

redis-cli --cluster create 192.168.253.11:7001 192.168.253.22:7002 192.168.253.33:7003 192.168.253.44:7004 192.168.253.55:7005 192.168.253.66:7006 --cluster-replicas 1

测试

redis-cli -h 192.168.253.11 -p 7001 -c        	#加-c参数，节点之间就可以互相跳转	
cluster slots									#查看节点的哈希槽编号范围

set cc1 123456									#创建键
cluster keyslot sky								#查看name键的槽编号

从服务器查看