NoSQL之Redis集群(主从复制，哨兵模式，集群模式）搭建详细教程
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一、Redis集群介绍
●主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。
●哨兵：在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制；哨兵无法对从节点进行自动故障转移，在读写分离场景下，从节点故障会导致读服务不可用，需要对从节点做额外的监控、切换操作。
●集群：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。
二、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。
1、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。
2、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，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。
（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。
（一）、搭建Redis 主从复制
1、准备三台虚拟机：
Master节点：192.168.126.10
Slave1节点：192.168.126.20
Slave2节点：192.168.126.30
systemctl stop firewalld
setenforce 0
2、每台服务器安装 Redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/ #加入路径环境变量
3、修改 Redis 配置文件（Master节点操作）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，改掉bind 项，默认监听所有网卡
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
appendonly yes #700行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启服务
4、修改 Redis 配置文件（Slave节点操作）
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，改掉bind 项，默认监听所有网卡
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 192.168.126.10 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
5、验证主从效果
在Master节点上看日志：
tail -f /var/log/redis_6379.log
Replica 192.168.126.20:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.126.30:6379 asks for synchronization
在Master节点i上验证从节点：
redis-cli info replication
Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.126.20,port=6379,state=online,offset=1246,lag=0
slave1:ip=192.168.126.30,port=6379,state=online,offset=1246,lag=1
三、Redis 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。
1、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。
2、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。
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。
（一）、搭建Redis 哨兵模式
1、仍然是刚刚那三台虚拟机
Master节点：192.168.126.10
Slave1节点：192.168.126.20
Slave2节点：192.168.126.30
systemctl stop firewalld
setenforce 0
2、修改 Redis 配置文件（所有节点操作）
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 192.168.126.10 6379 2 #84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.126.10:6379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 1126000 #146行，故障节点的最大超时时间为1126000（1126秒）
3、-----启动哨兵模式-----
先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
4、查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.126.10:6379,slaves=2,sentinels=3
5、故障模拟-
#查看redis-server进程号：
ps -ef | grep redis
root 57031 1 0 15:20 ? 00:00:07 /usr/local/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 57742 1 1 16:05 ? 00:00:07 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 57883 57462 0 16:17 pts/1 00:00:00 grep --color=auto redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 57031 #Master节点上redis-server的进程号
6、验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.126.30:6379,slaves=2,sentinels=3
四、Redis 群集模式
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。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。
（一）、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。
（二）、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
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。
（三）、搭建Redis 群集模式
1、redis的集群一般需要6个节点，3主3从。准备6台虚拟机
centos7-1：192.168.126.10
centos7-2：192.168.126.20
centos7-3：192.168.126.30
centos7-4：192.168.126.40
centos7-5：192.168.126.50
centos7-6：192.168.126.60
2、六台机器做法：
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
每台服务器都进行文件的复制
3、#开启群集功能：
其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一样。
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1 #69行，注释掉bind 项，默认监听所有网卡
protected-mode no #88行，修改，关闭保护模式
port 6001 #92行，修改，redis监听端口，（每台机子的端口切记设置不要一样）
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-6397.conf #840行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes #700行，修改，开启AOF持久化
4、启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf
redis-server redis.conf
ps -ef | grep redis
5、启动集群
redis-cli --cluster create 192.168.126.10:6001 192.168.126.20:6002 192.168.126.30:6003 192.168.126.40:6004 192.168.126.50:6005 192.168.126.60:6006 --cluster-replicas 1
#六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候 需要输入 yes 才可以创建。
--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。
6、测试群集
redis-cli -h 192.168.126.10 -p 6001 -c
192.168.126.10:6001> CLUSTER SLOTS
192.168.126.10:6001> cluster keyslot name #查看name键的槽编号
那么这个键只有主20服务器和备60服务器上有，其他机子没有
