Redis主从复制部署（及哨兵模式、群集模式）

一、Redis的主从复制介绍

主从复制，是指向一台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瑞机器。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发米的同步请求，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。

二、搭建redis主从复制

实验环境

Master节点:192.168.171.7

slave1节点:192.168.171.4

slave2节点:192.168.171.17

一定要关闭防火墙

systemctl stop firewalld

setenforce 0

安装Redis(每台都要装)

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/

1、修改Redis 配置文件（Master节点操作)

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

appendonly yes
#700行,开启AOF持久化功能

/etc/init.d/redis_6379 restart

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可以用远程复制将编辑好的配置文件复制到两个从主机上

scp /etc/redis/6379.conf [email protected]:/etc/redis/6379.conf

2、修改Redis配置文件(slave节点操作）

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 192.168.171.7 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

3、验证主从效果

在Master节点上看日志:

tail -f /var/log/redis_6379.log
Replica 192.168.171.4:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.171.17:6379 asks for synchronization

在Master节点上验证从节点:

redis-cli info replication
#Replication
role :master
connected_slaves : 2
slave0:ip=192.168.171.4,port=6379,state=online,offset=1246,lag=0
slave1:ip=192.168.171.17,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i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。

3、哨兵模式搭建

实验环境

Master节点：192.168.171.7

Slave1节点: 192.168.171.4

slave2节点：192.168.171.17

systemctl stop firewalld

setenforce 0

（1）修改Redis 哨兵模式的配置文件(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 192.168.171.7 6379 2
#84行，修改
#指定该哨兵节点监控192.168.171.7:6379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)

可以scp复制到其他从机

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master，再启slave

cd /opt/redis-5.0.7/

redis-sentinel sentinel.conf &

（3）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=192.168.80.10:6379,slaves=2,sentinels=3

（4）故障模拟

查看redis-server进程号:

ps -ef | grep redis

root        992      1  0 09:25 ?        00:00:05 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root       2015      1  0 09:51 ?        00:00:03 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root       2258   1702  0 10:10 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis

杀死Master节点上redis-server的进程号

kill -9 992
#Master节点上redis-server的进程号

验证结果

tail -f /var/log/sentinel.log

redis-cli -p 26379 INFO sentinel

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。

1、Redis集群的作用

=可以归纳为两点:

(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grewriteaof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
于，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

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，这里所有节点在同一台服务器上模拟:
以端口号进行区分:3个主节点端口号:6001/6002/6003，对应的从节点端口号:6004/6005/6006

cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}

#
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

（1）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，
daemonize yes
#136行,开启守护进程,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

（2）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/redis6001
redis-server redis.conf

也可用for循环一次性设置
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
redis-server redis.conf
done

ps -ef | grep redis

（3）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

127.0.0.1代表本机

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。

（4）测试群集:

redis-cli -p 6001 -c
#加-c参数，节点之间就可以互相跳转


127.0.0.1:6001> cluster slots
#查看节点的哈希槽编号范围

set baby one 
cluster keyslot baby	#查看baby键的槽编号

127.0.0.1:6001> set baby one
-> Redirected to slot [6679] located at 127.0.0.1:6002
OK
#新建一个键值，会随机在一个哈希范围内创建一个

127.0.0.1:6002> cluster keyslot baby    #查看baby的哈希槽编号
(integer) 6679
127.0.0.1:6002> 退出

[root@localhost redis6006]# redis-cli -p 6001 -c   #切换到6001
127.0.0.1:6001> keys *    #查看发现没有键，因为它的哈希槽不在范围内
(empty list or set)
127.0.0.1:6001> 退出

[root@localhost redis6006]# redis-cli -p 6002 -c   #切回6002查看，baby存在
127.0.0.1:6002> keys *
1) "baby"
127.0.0.1:6002> get baby
"one"