缓存加速——Redis服务之主从复制哨兵模式群集模式
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了缓存加速——Redis服务之主从复制哨兵模式群集模式相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
Redis主从复制
简介
- 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
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
主从复制流程
- 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，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
- 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
Redis主从复制的搭建
实验环境
| 主机 | 操作系统 | ip | 所需软件 |
|---|---|---|---|
| Master服务器 | Centos7 | 192.168.163.10 | redis-5.0.7 |
| Slave1服务器 | Centos7 | 192.168.163.11 | redis-5.0.7 |
| Slave2服务器 | Centos7 | 192.168.163.12 | redis-5.0.7 |
配置思路
- 准备三台安装好了redis服务器的主机
- master节点修改监听地址为0.0.0.0表示任意地址，并且需要开启AOF持久化，重启服务
- Slave节点修改监听地址0.0.0.0，开启AOF持久化，需要额外在配置文件287行指定同步的master节点IP和端口，重启服务。在主服务器写入数据加以验证
1. 每台主机
hostnamectl set-hostname master #修改主机名，每台主机要改的不一样
su
systemctl stop firewalld
setenforce 0
2. 安装Redis（所有主机）
- Master：192.168.163.10
- Slave1：192.168.163.11
- Slave2：192.168.163.12
yum install -y gcc gcc-c++ make cd /opt tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
#回车四次后，手动输入，需要一次性输入正确
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
### 3. 修改Master节点Redis配置文件
+ Master：192.168.163.10vim /etc/redis/6379.conf
#70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
bind 0.0.0.0
#137行，开启守护进程
daemonize yes
#172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行，指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
/etc/init.d/redis_6379 restart
### 4. 修改Slave节点Redis配置文件
+ Slave1：192.168.163.11
+ Slave2：192.168.163.12vim /etc/redis/6379.conf
#288行,指定要同步master节点IP和端口
replicaof 192.168.163.10 6379
### 5. 验证主从效果
+ Master：192.168.163.10#在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
#在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
# Redis哨兵模式
## 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
## 哨兵模式原理
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
## 哨兵模式的作用
1. **监控**∶哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
2. **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。
3. **通知（提醒）**∶哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端
## 哨兵模式的组成
1. **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，端口是26379
2. **数据节点**∶主节点和从节点都是数据节点
## 哨兵的工作模式
1. 所有哨兵都会监控节点，哨兵之间会共享服务器的状态数据，对整个集群实现监控
2. 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
3. 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）主观下线：当某个哨兵认为节点宕机，是主观下线
2）客观下线：当所有哨兵投票后票数过半后确认宕机为客观下线，然后就会执行故障的切换等过程
## 哨兵模式的搭建
| 主机 | 操作系统 | ip | 所需软件 |
| ------------ | -------- | -------------- | ----------- |
| Master服务器 | Centos7 | 192.168.163.10 | redis-5.0.7 |
| Slave1服务器 | Centos7 | 192.168.163.11 | redis-5.0.7 |
| Slave2服务器 | Centos7 | 192.168.163.12 | redis-5.0.7 |
### 1. 修改 Redis 配置文件（所有节点操作）
+ Master：192.168.163.10
+ Slave1：192.168.163.11
+ Slave2：192.168.163.12
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
#17行，关闭保护模式
protected-mode no
#21行，Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
#26行，指定sentinel为后台启动
daemonize yes
#36行，指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
#65行，指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.163.10:6379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 monitor mymaster 192.168.163.10 6379 2
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000
### 2. 启动哨兵模式
+ Master：192.168.163.10
+ Slave1：192.168.163.11
+ Slave2：192.168.163.12先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
### 3. 查看哨兵模式信息
+ Master：192.168.163.10redis-cli -p 26379 info Sentinel
### 4. 故障模拟
+ Master：192.168.163.10#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
root 73731 0.1 0.2 156404 2752 ? Ssl 23:21 0:02 /usr/local/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 74003 0.2 0.2 153844 2644 ? Ssl 23:45 0:00 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 74065 0.0 0.0 112676 980 pts/2 R+ 23:52 0:00 grep --color=auto redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号，模拟故障
kill -9 46451 #Master节点上redis-server的进程号
### 5. 验证结果
+ Master：192.168.163.10tail -f /var/log/sentinel.log
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
# Redis群集模式
## redis群集的概念
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。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
## 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
## Redis集群的数据分片
1. 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
2. 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
3. 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
## 搭建Redis 群集模式
| 主机 | IP：端口 | 软件/安装包/工具 |
| ------- | ------------------- | ------------------ |
| Master1 | 192.168.163.11:6371 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master2 | 192.168.163.12:6372 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Master3 | 192.168.163.13:6373 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | 192.168.163.14:6374 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | 192.168.163.15:6375 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave3 | 192.168.163.16:6376 | redis-5.0.7.tar.gz |
### 1. 创建并复制相关文件
+ 所有节点#创建文件，文件名要根据端口创建，方便区别
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6371
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
### 2. 修改配置文件，开启群集功能
+ 所有节点，先设置一个节点cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.163.11
#88行，修改，关闭保护模式
protected-mode no
#92行，修改，redis监听端口
port 6371
#136行，以独立进程启动
daemonize yes
#699行，修改，开启AOF持久化
appendonly yes
#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-enabled yes
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6371.conf
#846行，取消注释，群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000
+ 复制到其他节点上scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.12:/etc/redis/redis-cluster/redis6372/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.13:/etc/redis/redis-cluster/redis6373/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.14:/etc/redis/redis-cluster/redis6374/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.15:/etc/redis/redis-cluster/redis6375/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.16:/etc/redis/redis-cluster/redis6376/redis.conf
- 其他服务器上cd /etc/redis/redis-cluster/redis6372
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.163.12
#92行，修改，redis监听端口
port 6372
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6372.conf
### 3. 启动redis节点
+ 所有节点#每台服务器进入对应的文件中，执行命令
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
redis-server redis.conf
ps -ef | grep redis
### 4. 启动集群
+ Master1 192.168.163.11:6371redis-cli --cluster create 192.168.163.11:6371 192.168.163.12:6372 192.168.163.13:6373 192.168.163.14:6374 192.168.163.15:6375 192.168.163.16:6376 --cluster-replicas 1
### 5. 测试群集redis-cli -h 192.168.163.11 -p 6371 -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 test zhangsan
cluster keyslot test #查看name键的槽编号
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