Redis主从复制、哨兵模式、集群
一、Redis主从复制
1、Redis主从复制概念
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。
2、Redis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。
（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，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。
（3）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。
3、主从复制的流程
（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。
4、搭建Redis主从复制
（1）环境配置
| 主机 | 操作系统 | IP | 安装包 |
|---|---|---|---|
| master | cetos7 | 192.168.177.8 | redis-5.0.7.tar.gz |
| slave1 | centos7 | 192.168.177.11 | redis-5.0.7.tar.gz |
| slave2 | centos7 | 192.168.177.18 | redis-5.0.7.tar.gz |
（2）安装redis
systemctl stop firewalld
setenforce 0
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
回车四次，最后一次手动确认
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
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
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
（4）修改Slave节点Redis配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，修改bind 项，0.0.0.0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 192.168.177.8 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
a、在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
b、在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
二、Redis哨兵模式
注：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、哨兵模式的原理
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
（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。
3、哨兵模式的结构
（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。
（2）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。
4、搭建哨兵模式
（1）环境配置
| 主机 | 操作系统 | IP | 安装包 |
|---|---|---|---|
| master | centos7 | 192.168.177.8 | redis-5.0.7.tar.gz |
| slave1 | centos7 | 192.168.177.11 | redis-5.0.7.tar.gz |
| slave2 | centos7 | 192.168.177.18 | redis-5.0.7.tar.gz |
（2）修改redis配置文件（主从）
systemctl stop firewalld
setenforce 0
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 192.168.184.10 6379 2 #84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.184.10:6379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 30000 #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，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）
（3）启动哨兵模式（先主后从）
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
（4）故障模拟
查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
杀死 Master 节点上redis-server的进程号
（5）验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
三、redis集群模式（Redis Cluster）
1、集群的概念
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。
2、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。
3、redis集群数据分片
（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
4、搭建redis集群模式
redis的集群一般需要6个节点， 3主3从。这里为了方便，所有节点都在同一服务器上进行。用端口号进行区分，三个主节点端口号为：1701、1702、1703，对应的从节点端口号为1704、1705、1706
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis170{1..6}
for i in {1. .6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis170$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis170$i
done
#开启群集功能:
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改
cd /etc/redis/redis-cluster/redis1701
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 1701 #92行，修改redis监听端口
daemonize yes #136行，开启守护进程，以独立进程启动
appendonly yes #699行，修改，开启AOF持久化
cluster-enabled yes #832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-1701.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
写一个for循环将1701的文件复制给1702~1706，
for i in {2..6}
do
/usr/bin/cp -f /etc/redis/redis-cluster/redis1701/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis170$i/redis.conf
done
#之后稍微修改文件即可
# 启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令: redis-server redis.conf，来启动redis节点
cd /etc/redis/redis-cluster/redis1701
redis-server redis.conf
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis170$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis
#启动集群
redis-cli --cluster create 127.0.0.1:1701 127.0.0.1:1702 127.0.0.1:1703 127.0.0.1:1704 127.0.0.1:1705 127.0.0.1:1706 --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。
#测试群集
redis-cli -p 1701 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:1701> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
127.0.0.1:1701> set name zhangsan
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1: 1703
OK
127.0.0.1:1701> cluster keyslot name #查看name键的槽编号
(integer) 5798
