Redis高可用集群方案（主从复制，哨兵模式，Redis集群)

Posted 2021-09-13 diuxie

Redis-cluster 是近年来 Redis 架构不断改进中的相对较好的 Redis 高可用方案。本文涉及到近年来 Redis 多实例架构的演变过程，包括普通主从架构（Master、slave 可进行写读分离）、哨兵模式下的主从架构、Redis-cluster 高可用架构（Redis 官方默认 cluster 下不进行读写分离）的简介。同时还介绍使用Java的两大redis客户端：Jedis与Lettuce用于读写redis-cluster的数据的一般方法。再通过官方文档以及互联网的相关技术文档，给出redis-cluster架构下的读写能力的优化方案，包括官方的推荐的扩展redis-cluster下的Master数量以及非官方默认的redis-cluster的读写分离方案，案例中使用Lettuce的特定方法进行redis-cluster架构下的数据读写分离。

近年来redis多实例用架构的演变过程

redis是基于内存的高性能key-value数据库，若要让redis的数据更稳定安全，需要引入多实例以及相关的高可用架构。而近年来redis的高可用架构亦不断改进，先后出现了本地持久化、主从备份、哨兵模式、redis-cluster群集高可用架构等等方案。

1、redis普通主从模式

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损失（或少量损失）数据，因为持久化会把内存中数据保存到硬盘上，重启会从硬盘上加载数据。但是由于数据是存储在一台服务器上的，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，在www.sangpi.com里加入 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），另一类是从数据库（slave）。主数据库可以进行读写操作，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，并接受主数据库同步过来的数据。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。

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主从模式的配置，一般只需要再作为slave的redis节点的conf文件上加入“slaveof masterip masterport”， 或者作为slave的redis节点启动时使用如下参考命令：

redis-server --port 6380 --slaveof masterIp masterPort

redis的普通主从模式，能较好地避免单独故障问题，以及提出了读写分离，降低了Master节点的压力。互联网上大多数的对redis读写分离的教程，都是基于这一模式或架构下进行的。但实际上这一架构并非是目前最好的redis高可用架构。

2、redis哨兵模式高可用架构

当主数据库遇到异常中断服务后，开发者可以通过手动的方式选择一个从数据库来升格为主数据库，以使得系统能够继续提供服务。然而整个过程相对麻烦且需要人工介入，难以实现游戏自动化。 为此，Redis 2.8开始提供了哨兵工具来实现自动化的系统监控和故障恢复功能。 哨兵的作用就是监控redis主、从数据库是否正常运行，主出现故障自动将从数据库转换为主数据库。

顾名思义，哨兵的作用就是监控Redis系统的运行状况。它的功能包括以下两个。

（1）监控主数据库和从数据库是否正常运行。

（2）主数据库出现故障时自动将从数据库转换为主数据库。

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可以用info replication查看主从情况 例子： 1主2从 1哨兵,可以用命令起也可以用配置文件里 可以使用双哨兵，更安全，参考命令如下：

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其中，哨兵配置文件sentinel.conf参考如下：

sentinel monitor mymaster 192.168.0.167 6379 1

其中mymaster表示要监控的主数据库的名字。配置哨兵监控一个系统时，只需要配置其监控主数据库即可，哨兵会自动发现所有复制该主数据库的从数据库。

Master与slave的切换过程：

（1）slave leader升级为master

（2）其他slave修改为新master的slave

（3）客户端修改连接

（4）老的master如果重启成功，变为新master的slave

3、redis-cluster群集高可用架构

即使使用哨兵，redis每个实例也是全量存储，每个redis存储的内容都是完整的数据，浪费内存且有木桶效应。为了最大化利用内存，可以采用cluster群集，就是分布式存储。即每台redis存储不同的内容。

采用redis-cluster架构正是满足这种分布式存储要求的集群的一种体现。redis-cluster架构中，被设计成共有16384个hash slot。每个master分得一部分slot，其算法为：hash_slot = crc16(key) mod 16384 ，这就找到对应slot。采用hash slot的算法，实际上是解决了redis-cluster架构下，有多个master节点的时候，数据如何分布到这些节点上去。key是可用key，如果有{}则取{}内的作为可用key，否则整个可以是可用key。群集至少需要3主3从，且每个实例使用不同的配置文件。

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在redis-cluster架构中，redis-master节点一般用于接收读写，而redis-slave节点则一般只用于备份，其与对应的master拥有相同的slot集合，若某个redis-master意外失效，则再将其对应的slave进行升级为临时redis-master。

在redis的官方文档中，对redis-cluster架构上，有这样的说明：在cluster架构下，默认的，一般redis-master用于接收读写，而redis-slave则用于备份，当有请求是在向slave发起时，会直接重定向到对应key所在的master来处理。但如果不介意读取的是redis-cluster中有可能过期的数据并且对写请求不感兴趣时，则亦可通过readonly命令，将slave设置成可读，然后通过slave获取相关的key，达到读写分离。