Redis主从复制、哨兵与集群
一、Redis集群
1、主从复制
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
2、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
3、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，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
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
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
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，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
④Master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
三、Redis主从复制
1、搭建Redis主从复制
①Master节点配置
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装Redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt #将redis的压缩包上传到/opt目录下
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh #然后一直回车
当到Please select the redis executable path [/usr/loca1/bin/redis-server]这一步时输入/usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/ #创建软连接
#修改redis配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，注释掉bind项，或修改为0.0.0.0,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
②修改Slave节点配置
#两台Slave节点配置一样
同上一样安装redis
#修改redis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
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 192.168.200.11 6379 #287行，取消注释并指定要同步的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 #重启服务
③验证主从效果
#Master日志查看
tail -f /var/log/redis_6379.log
#Master节点上查看
redis-cli -h 192.168.200.11
INFO replication
四、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
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：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端
3、哨兵结构的构成
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 Maste
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
4、配置哨兵模式
①配置哨兵模式
#所有节点配置一样
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 192.168.200.11 6379 2 #84行， 修改指定该哨兵节点监控192.168.200.10:6379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 )
#改完一台配置以后可以通过scp命令传送到其他服务器上
scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf [email protected]:/opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf [email protected]:/opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
②启动哨兵模式
#先启动Master，在启动Slave
cd /opt/redis-5.0.7/ #先切换到redis目录下才能启动
redis-sentinel sentinel.conf & #&指后台启动
五、Redis集群模式
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
1、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
2、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
#当有三个节点时，redis会将哈希槽分成三个部分，当一个部分的哈希槽坏掉以后，会导致整个集群不可用
3、搭建Redis群集模式
①创建redis集群目录
cd /etc/redis
mkdir -p redis-clusyer/redis600{1…6}
②复制文件到redis600目录下
for i in {1…6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done
③修改配置文件
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001 #6个端口都不一样
vim redis.conf
bind 0.0.0.0 #69行，监听所有网段
protected-mode no #88行，修改，关闭保护模式
port 6001 #92行，修改，redis监听端口，
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-6001.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节点服务
for d in {1…6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -elf | grep redis #查看进程
⑤启动集群
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
#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测试集群
redis-cli -o 6001 -c #-c节点之间互相跳转
cluster slots #查看节点的哈希槽号范围
