Redis主从复制

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

（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。

（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。

搭建Redis主从复制

实验环境

master 192.168.100.104

slave1 192.168.100.101

slave2 192.168.100.100

实验步骤：

所有节点安装Redis

#关闭防火墙

systemctl stop firewalld

setenforce 0

#安装环境依赖包，下载编译工具

yum install -y gcc gcc-c++ make ​

#上传软件包并解压

cd /opt/ tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/ cd /opt/redis-5.0.7/

#开2核编译安装，指定安装路径为/usr/local/redis

make -j2 && make PREFIX=/usr/local/redis install

#由于Redis源码包中直接提供了Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行./configure 进行配置，可直接执行make与make install命令进行安装。 ​

#执行软件包提供的install_server.sh 脚本文件，设置Redis服务所需要的相关配置文件

cd /opt/redis-5.0.7/utils

./install_server.sh .......

#一直回车

Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server

#这里默认为/usr/local/bin/redis-server，需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server，注意要一次性正确输入

#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认监听端口为6379 netstat -natp | grep redis ​

#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中，便于系统识别

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/ ​

#Redis服务控制

/etc/init.d/redis_6379 stop     #停止

/etc/init.d/redis_6379 start    #启动

/etc/init.d/redis_6379 restart  #重启

/etc/init.d/redis_6379 status   #查看状态

修改master节点的配置文件

vim /etc/redis/6379.conf

bind 0.0.0.0                     #70行,修改监听地址为0.0.0.0（生产环境中需要填写物理网卡的IP）

daemonize yes                     #137行，开启守护进程，后台启动 logfile /var/log/redis_6379.log        #172行，指定日志文件存放目录

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

修改slave节点的配置文件

修改slave1的配置文件，之后scp传给slave2。

#修改slave1的配置文件 vim /etc/redis/6379.conf

bind 0.0.0.0                        #70行,修改监听地址为0.0.0.0（生产环境中需要填写物理网卡的IP）

daemonize yes                       #137行,开启守护进程，后台启动 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 192.168.100.104 6379       #288行,指定要同步的Master节点的IP和端口 appendonly yes                      #700行,修改为yes，开启AOF持久化功能 ​

#将配置文件传给slave2

scp /etc/redis/6379.conf 192.168.100.100:/etc/redis/ ​

/etc/init.d/redis_6379 restart  #重启redis

netstat -natp | grep redis      #查看主从服务器是否已建立连接

验证主从效果

1）主节点查看日志，并插入一条数据。

Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是：当服务器宕机后，需要手动一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点，就有了哨兵机制。

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。

哨兵模式的作用

• 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，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其它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。

哨兵结构

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。

故障转移机制

1、由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障

每个哨兵节点每隔1秒会问主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了（单方面的）。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。

2、当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法（选举算法）实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。

3、由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下：

• 将某一个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点；
• 若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点；
• 通知客户端主节点已经更换。

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

主节点的选举

1.过滤掉不健康的（己下线的），没有回复哨兵ping响应的从节点。

2.选择配置文件中从节点优先级配置最高的。（replica-priority，默认值为100）

3.选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。

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。

搭建Redis哨兵模式

master节点 192.168.100.104

slave1节点 192.168.100.101

slave2节点 192.168.100.100

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf

......

protected-mode no                #17行，取消注释，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，指定日志文件存放路径

dir "/var/lib/redis/6379"        #65行，指定数据库存放路径

sentinel monitor mymaster 192.168.121.10 6379 2  #84行，修改 #指定该哨兵节点监控192.168.121.10:6379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 3000  #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，同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间（180秒） ​

#传给两外2个哨兵节点

scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf  192.168.100.101:/opt/redis-5.0.7/

scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf  192.168.100.100:/opt/redis-5.0.7/

 

启动哨兵模式（所有哨兵节点操作）

#启动三台哨兵

cd /opt/redis-5.0.7/

redis-sentinel sentinel.conf &

查看哨兵信息

#在哨兵节点查看

[root@localhost ~]# redis-cli -p 26379 info Sentinel

# Sentinel sentinel_masters:1     #一台主节点

sentinel_tilt:0

sentinel_running_scripts:0

sentinel_scripts_queue_length:0

sentinel_simulate_failure_flags:0 master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.100.104.10:6379,slaves=2,sentinels=3 #可以看到主节点地址，2台从节点，3台哨兵

模拟故障

Redis 集群模式

集群，即Redis Cluster，是Redis3.0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。

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。

通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了较为完善的高可用方案。

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

集群模式的主从复制模型

• 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位为主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。

搭建 Redis 集群

实验环境：(用1台服务器的6个端口模拟6台redis服务器)

192.168.100.104

创建集群目录

配置集群目录

复制配置到集群中

[root@mysql2 redis-5.0.7]# for i in {1..6}> do> cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i> cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli/etc/redis/redis-cluster/redis600$i> done[root@mysql2 redis-5.0.7]# cd /etc/redis/redis-cluster/

配置redis

修改每一个集群的配置

启动

> do

> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i

> ./redis-server redis.conf

> done

将节点加入集群当中

[root@mysql2 redis6006]# 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

查看集群的情况