震惊！！！！Redis（主从复制、哨兵模式、集群）概述及部署

其他 2021-03-30 19:53:13 阅读次数: 0

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前言

在之前的博客：NoSQL之Redis配置与优化 中我们在讲redis的高可用的内容时，说过实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和集群，上次只写了持久化，这次我们补充一下主从复制、哨兵和集群的内容。

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

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

●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。

3、Redis主从复制的流程

  • 第一步：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。

  • 第二步：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。

  • 第三步：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。

  • 第四步：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、Redis主从复制的搭建

安装包链接 redis-5.0.7.tar.gz

Master节点: 192. 168.182.11   redis-5.0.7.tar.gz
Slave1节点: 192. 168.182.22   redis-5.0.7.tar.gz
Slave2节点: 192. 168.182.33   redis-5.0.7.tar.gz

5、安装Redis（所有主机）

yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt
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
......
#回车四次后，手动输入，需要一次性输入正确
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server  	

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

6、修改Master节点Redis配置文件

Master 192.168.182.11

vim /etc/redis/6379.conf
#70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网段
bind 0.0.0.0
#137行，开启守护进程
daemonize yes
#172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行，指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes

/etc/init.d/redis_6379 restart

在这里插入图片描述

7、修改Slave节点Redis配置文件

（192.168.182.11）、（192.168.182.33）

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 192.168.184.10 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

在这里插入图片描述

8、验证主从服务

从Master节点上看日志

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

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、哨兵模式的原理

  • 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。

3、哨兵模式的结构

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。

注意：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、哨兵模式的搭建

环境配置:

接上面步骤，主从复制已经搭建完成

Master节点: 192. 168.182.11   redis-5.0.7.tar.gz
Slave1节点: 192. 168.182.22   redis-5.0.7.tar.gz
Slave2节点: 192. 168.182.33   redis-5.0.7.tar.gz

5、修改 Redis 配置文件（所有节点操作）

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
#17行，关闭保护模式
protected-mode no
#21行，Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
#26行，指定sentinel为后台启动
daemonize yes
#36行，指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
#65行，指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.163.10:6379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 monitor mymaster 192.168.163.10 6379 2
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000

在这里插入图片描述

6、故障模拟

查看redis-server进程号
在这里插入图片描述
杀死 Master 节点上redis-server的进程号
在这里插入图片描述
杀死Master节点上redis-server的进程号
模拟master宕机

7、验证结果

tail -f /var/log/sentinel.log

在这里插入图片描述

redis-cli -p 26379 INFO Sentinel

在这里插入图片描述

四、Redis集群模式

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。

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

#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

3、搭建Redis 群集模式

redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里所有节点在6台服务器上模拟：
以IP及端口号进行区分：3个主节点端口号：7001、7003、7005，对应的从节点端口号：7002、7004、7006。

六台服务器都需要安装redis数据库

主机 操作系统 IP：端口 软件/安装包/工具
Master1 CentOS7 192.168.182.11:7001 redis-5.0.7.tar.gz
Slave1 CentOS7 192.168.182.22:7002 redis-5.0.7.tar.gz
Master2 CentOS7 192.168.182.33:7003 redis-5.0.7.tar.gz
Slave2 CentOS7 192.168.182.44:7004 redis-5.0.7.tar.gz
Master2 CentOS7 192.168.182.55:7005 redis-5.0.7.tar.gz
Slave2 CentOS7 192.168.182.66:7006 redis-5.0.7.tar.gz

这里使用不同的节点只是想说redis集群模式可以指定端口，不是只能使用6379端口，如果不想改的话也可以全都使用一个端口，这样创建目录和修改配置的时候更方便，所有节点除了监听的ip不一样以外没什么不同。

（1）创建并复制相关文件

#创建文件，文件名要根据端口创建，方便区别
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis7001 
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6371/

在这里插入图片描述

（2）修改配置文件，开启群集功能

所有节点
先设置一个节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.163.11
#88行，修改，关闭保护模式
protected-mode no
#92行，修改，redis监听端口
port 6371
#136行，以独立进程启动
daemonize yes
#699行，修改，开启AOF持久化
appendonly yes
#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-enabled yes
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6371.conf
#846行，取消注释，群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000

在这里插入图片描述
在这个节点上配置好的文件复制过去

scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.12:/etc/redis/redis-cluster/redis6372/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.13:/etc/redis/redis-cluster/redis6373/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.14:/etc/redis/redis-cluster/redis6374/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.15:/etc/redis/redis-cluster/redis6375/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.163.16:/etc/redis/redis-cluster/redis6376/redis.conf

在这里插入图片描述

  • 其他服务器上
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6372
vim redis.conf
#69行，修改bind项，监听自己的IP
bind 192.168.163.12
#92行，修改，redis监听端口
port 6372
#840行，取消注释，修改，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6372.conf

在这里插入图片描述

（3）启动redis节点

所有节点

#每台服务器进入对应的文件中，执行命令
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
redis-server redis.conf

ps -ef |  grep redis

在这里插入图片描述

（4）启动集群

Master1 192.168.162.11:7001

redis-cli --cluster create 192.168.163.11:6371 192.168.163.12:6372 192.168.163.13:6373 192.168.163.14:6374 192.168.163.15:6375 192.168.163.16:6376 --cluster-replicas 1

在这里插入图片描述

（5）测试群集

redis-cli -h 192.168.162.11 -p 7001 -c   #加-c参数，节点之间就可以互相跳转	
cluster slots			#查看节点的哈希槽编号范围
set test lisi
cluster keyslot test	#查看name键的槽编号

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
配置完成

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转载自blog.csdn.net/panrenjun/article/details/114500968
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