Redis主从复制&哨兵模式

Posted Baret-H

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Redis主从复制&哨兵模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

参考: https://www.bilibili.com/video/BV1S54y1R7SB?p=36&t=340

1、基本概念

主从复制,是指将一台Redis服务器的数据,复制到其他Redis服务器。前者为主节点(master/leader),后者为从节点(slave/follower)

  • 注意:数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点;Master以写为主,Slave以读为主
  • 主从复制—>读写分离,实际业务中%80都是读操作,通过复制到从机让从机处理读请求,减缓主机压力
image-20210416194708887

主从复制的作用

  1. 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。
  2. 故障恢复:当主节点岀现问题时,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。
  3. 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,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。
  4. 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。

一般来说,要将 Redis运用于工程项目中,只使用一台Redis是万万不能的(宕机),原因如下:

  1. 从结构上,单个Redis服务器会发生单点故障,并且一台服务器需要处理所有的请求负载,压力较大
  2. 从容量上,单个Redis服务器内存容量有限,就算一台Redis服务器内存容量为256G,也不能将所有内存用作 Redis存储內存

一般来说,单台Redis最大使用内存不应该超过20G电商网站上的商品,一般都是一次上传,无数次浏览的,说专业点也就是"多读少写",对于这种场景,我们可以使如下这种架构

image-20210416193234271

2、环境配置

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点

127.0.0.1:6379> info replication	#查看主从复制的信息
# Replication
role:master	#角色:主机
connected_slaves:0	#从机数:0
master_replid:b562f00a58195bd9d9b50565f33e7acf9b76b8dd
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:0
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

首先在主redis-cli主机拷贝三分redis.conf配置文件

[root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6379.conf
[root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6380.conf
[root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6381.conf
[root@zsr rconfig]# ls
dump.rdb  redis6379.conf  redis6380.conf  redis6381.conf  redis.conf
[root@zsr rconfig]# rm -rf dump.rdb 
[root@zsr rconfig]# ls
redis6379.conf  redis6380.conf  redis6381.conf  redis.conf
  • redis6379.conf
  • redis6380.conf
  • redis6381.conf

然后分别进行以下修改:

port 端口号
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_端口号.pid
logfile "端口号.log"
dbfilename dump端口号.rdb

然后打开三个redis-cli客户端,分别通过以上三个配置文件启动

# 第一个redis-cli6379
redis-server rconfig/redis6379.conf

# 第二个redis-cli6380
redis-server rconfig/redis6380.conf

# 第三个redis-cli6381
redis-server rconfig/redis6381.conf

然后回到主机,查看redis进程,可以看到三个redis服务启动成功

[root@zsr rconfig]# ps -ef|grep redis
root     10025  9986  0 19:12 pts/1    00:00:00 redis-cli -p 6379
root     10623     1  0 Apr15 ?        00:01:48 redis-server 127.0.0.1:6379
root     12440  9107  0 19:59 pts/0    00:00:00 redis-cli -p 6379
root     16215     1  0 21:12 ?        00:00:00 redis-server 127.0.0.1:6380
root     16240     1  0 21:13 ?        00:00:00 redis-server 127.0.0.1:6381
root     16306 15535  0 21:14 pts/2    00:00:00 grep --color=auto redis

3、一主二从配置

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点,我们只需要在选中的从机中配置即可

假设这里将79端口作为主机,80/81端口作为主机,则进行以下配置

image-20210416220846319

1️⃣ redis-cli6380中配置主机6379

[root@zsr bin]# redis-cli -p 6380
127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK
127.0.0.1:6380> INFO replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:3
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:28
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:28
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:28

2️⃣ redis-cli6381中配置主机6379

[root@zsr bin]# redis-cli -p 6381
127.0.0.1:6381> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
OK
127.0.0.1:6381> INFO replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:10
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:434
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:434
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:421
repl_backlog_histlen:14

然后回到redis-cli6379查看主从复制配置,可以看到多了两个从机

127.0.0.1:6379> INFO replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=476,lag=0
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=476,lag=0
master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:476
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:476

注意点

  • 还可以通过修改redis.conf配置文件实现主从复制实现
  • 配置好主从机后,从机不能写只能读,主机中的所有信息和数据,都会自动同步到从机
  • 如果主机断开连接,从机依然连接到主机,但是不能进行写操作;如果主机回来了,则恢复正常
  • 如果使用命令行配置的主从,如果从机重启,就会变成主机,但如果重新配置为从机,所有的数据立马恢复,与主机保持一致

4、复制原理

Slave 启动成功连接到 master 后会发送一个sync同步命令

Master接到命令,启动后台的存盘进程,同时收集所有接收到的用于修改数据集命令,在后台进程执行完毕之后,mastery将传送整个数据文件到save,并完成一次完全同步。

  • 全量复制:复制主机的所有数据到从机

    用于初次复制或其它无法进行部分复制的情况,将Master中的所有数据都发送给Slave。当数据量过大的时候,会造成很大的网络开销。

  • 增量复制:复制主机新添加的数据到从机

    用于处理在主从复制中因网络闪退等原因造成数据丢失场景,当Slave再次连上Master,如果条件允许,Master会补发丢失数据给Slave,因为补发的数据远远小于全量数据,可以有效避免全量复制的过高开销。但需要注意,如果网络中断时间过长,造成Master没有能够完整地保存中断期间执行的写命令,则无法进行部分复制,仍使用全量复制。


5、改良版

image-20210416221147486

我们进行修改,将redis-cli6381的主机设置为80
image-20210416221322705
image-20210416221358053
再查看redis-cli6379的主从信息,就80一个从机了
image-20210416221558661
查看此时redis-cli6380的主从配置,其有一个从机81,但还是一个从节点,所以仍然无法写入
image-20210416221648478
此时也可以完成主从复制,在redis-cli6379中存值,在6380和6381中都可以拿到

那如果主机6379断掉了,6380和6381此时仍然是从机,那么怎么进行写数据呢?

  • 我们可以执行SLAVEOF no one命令将该节点变为主机
    image-20210419213842550

  • 其他节点就可以手动连接到这个新的主机节点

  • 此时,如果原来的主机6379重新上线,6380仍然会是主机,也就是谋权篡位,原主人回来了也没用
    image-20210419213904642


6、哨兵模式

1. 简介

主从切换技术的方法是:当主服务器宕机后,需要手动把一台从服务器切换为主服务器,这就需要人工干预,费事费力,还会造成段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式,更多时候,我们优先考虑哨兵模式。 Redis从2.8开始正式提供了 Sentinel(哨兵)架构来解决这个问题

可以理解为谋朝篡位的自动版,哨兵模式能够后台监控主机是否故障,如果故障了根据投票数自动将从库转换为主库。

哨兵模式是一种特殊的模式,Reds提供了哨兵的命令,哨兵是一个独立的进程,作为进程,它会独立运行。
image-20210419214005367
其原理是哨兵通过发送命令,等待Redis服务器响应,从而监控运行的多个Redis实例
image-20210419213755421
这里的哨兵有两个作用

  • 通过发送命令,让 Redis服务器返回监控其运行状态,包括主服务器和从服务器。
  • 当哨兵监测到 master宕机,会自动将 slave切换成 master,然后通过发布订阅模式通知其他的从服务器,修改配置文件,让它们切换主机。

然而一个哨兵进程对 Redis服务器进行监控,可能会岀现问题,为此,我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控,这样就形成了多哨兵模式

image-20210419214240305

假设主服务器宕机,哨兵1先检测到这个结果,系统并不会马上进行 failover故障转移 过程,仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用,这个现象成为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用,并且数量达到一定值时,那么哨兵之间就会进行一次投票,投票的结果由一个哨兵发起,进行 failover[故障转移]操作。切换成功后,就会通过发布订阅模式,让各个哨兵把自己监控的从服务器实现切换主机,这个过程称为客观下线

2. 测试

测试:在上述一主二从的环境下进行配置

1️⃣ 编写哨兵的配置文件sentinel.conf

# 语法: sentinel monitor 被监控的名称 ip port 1(代表主机下线的从机投票选举新主机)
sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1

2️⃣ 启动哨兵

[root@zsr bin]# redis-sentinel rconfig/sentinel.conf 
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # Redis version=6.0.6, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=9917, just started
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # Configuration loaded
                _._                                                  
           _.-``__ ''-._                                             
      _.-``    `.  `_.  ''-._           Redis 6.0.6 (00000000/0) 64 bit
  .-`` .-```.  ```\\/    _.,_ ''-._                                   
 (    '      ,       .-`  | `,    )     Running in sentinel mode
 |`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'|     Port: 26379
 |    `-._   `._    /     _.-'    |     PID: 9917
  `-._    `-._  `-./  _.-'    _.-'                                   
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io        
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |                                  
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   
      `-._    `-.__.-'    _.-'                                       
          `-._        _.-'                                           
              `-.__.-'                                               

9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.133 # WARNING: The TCP backlog setting of 511 cannot be enforced because /proc/sys/net/core/somaxconn is set to the lower value of 128.
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.137 # Sentinel ID is 592346c17e5c49abf8f26b1283cce81c795ab630
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.137 # +monitor master myredis 127.0.0.1 6379 quorum 1
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.138 * +slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.142 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379

3️⃣ 测试

如果我们关闭主机6379,等待一段时间后,哨兵就会随机选取一个新的主机(投票算法)

9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +sdown master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +odown master myredis 127.0.0.1 6379 #quorum 1/1
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +new-epoch 1
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +try-failover master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +vote-for-leader 592346c17e5c49abf8f26b1283cce81c795ab630 1
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +elected-leader master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +failover-state-select-slave master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.047 # +selected-slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.047 * +failover-state-send-slaveof-noone slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.147 * +failover-state-wait-promotion slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.902 # +promoted-slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.902 # +failover-state-reconf-slaves master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.987 * +slave-reconf-sent slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:48.934 * +slave-reconf-inprog slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:48.934 * +slave-reconf-done slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 # +failover-end master myredis 127.0.0.1 6379
9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 # +switch-master myredis 127.0.0.1 6379 127.0.0.1 6380
9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6380
9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 * +slave slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ myredis 127.0.0.1 6380
9917:X 19 Apr 2021 21:56:19.060 # +sdown slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ myredis 127.0.0.1 6380

可以看到新的主机位6381,此时如果6379回来了,那么它只能作为6381的从机

image-20210419220012639

3. 优缺点

优点

  • 哨兵集群,基于主从复制模式,拥有所有主从配置优点
  • 主从可以切换,故障可以转移,系统的可用性会更好
  • 哨兵模式是主从模式的升级版,从手动-》自动

缺点

  • Redis不方便做在线扩容,集群容量一旦到达上限,扩容问题就很麻烦
  • 实现哨兵模式的配置很麻烦,里面有很多选择

4. 全部配置

# Example sentinel.conf
 
# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
port 26379
 
# 哨兵sentinel的工作目录
dir /tmp
 
# 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port 
# master-name  可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。
# quorum 当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联 那么这时 客观上认为主节点失联了
# sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
 
# 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
# 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码
# sentinel auth-pass <master-name> <password>
sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
 
 
# 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒
# sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
 
# 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步,
这个数字越小,完成failover所需的时间就越长,
但是如果这个数字越大,就意味着越 多的slave因为replication而不可用。
可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
# sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>
sentinel parallel-syncs mymaster 1
 
 
 
# 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面: 
#1.同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
#2.当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
#3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。  
#4.当进行failover时,配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过,即使过了这个超时,slaves依然会被正确配置为指向master,但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了
# 默认三分钟
# sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
sentinel failover-timeout mymaster 180000
 
# SCRIPTS EXECUTION
 
#配置当某一事件发生时所需要执行的脚本,可以通过脚本来通知管理员,例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
#对于脚本的运行结果有以下规则:
#若脚本执行后返回1,那么该脚本稍后将会被再次执行,重复次数目前默认为10
#若脚本执行后返回2,或者比2更高的一个返回值,脚本将不会重复执行。
#如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了,则同返回值为1时的行为相同。
#一个脚本的最大执行时间为60s,如果超过这个时间,脚本将会被一个SIGKILL信号终止,之后重新执行。
 
#通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时(比如说redis实例的主观失效和客观失效等等),将会去调用这个脚本,
#这时这个脚本应该通过邮件,SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时,将传给脚本两个参数,
#一个是事件的类型,
#一个是事件的描述。
#如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径,那么必须保证这个脚本存在于这个路径,并且是可执行的,否则sentinel无法正常启动成功。
#通知脚本
# sentinel notification-script <master-name> <script-path>
  sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
 
# 客户端重新配置主节点参数脚本
# 当一个master由于failover而发生改变时,这个脚本将会被调用,通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。
# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
# <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>
# 目前<state>总是“failover”,
# <role>是“leader”或者“observer”中的一个。 
# 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
# 这个脚本应该是通用的,能被多次调用,不是针对性的。
# sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
 sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

以上是关于Redis主从复制&哨兵模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

RedisSpringBoot集群搭建redis主从复制&哨兵模式

Redis集群模式1-主从复制+哨兵机制

缓存加速------Redis主从复制,哨兵模式,集群

缓存加速------Redis主从复制,哨兵模式,集群

Redis 高可用之主从复制哨兵模式集群模式

Redis主从复制和哨兵模式