redis主从同步故障切换及集群配置

一、redis是一中高性能的缓存数据库,

原理:
1. 从服务器向主服务器发送 SYNC 命令。
2. 接到 SYNC 命令的主服务器会调用BGSAVE 命令,创建一个 RDB 文件,并使用缓冲区记录接下来执行的所有写命令。
3. 当主服务器执行完 BGSAVE 命令时,它会向从服务器发送 RDB 文件,而从服务器则会接收并载入这个文件。
4. 主服务器将缓冲区储存的所有写命令发送给从服务器执行。

同步后
1、在开启主从复制的时候,使用的是RDB方式的,同步主从数据的
2、同步开始之后,通过主库命令传播的方式,主动的复制方式实现
3、2.8以后实现PSYNC的机制,实现断线重连

第一步下载redis数据库

 wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.4.tar.gz
 tar xzf redis-5.0.4.tar.gz
 cd redis-5.0.4
 make 

第二步 配置数据库

redis.conf 配置项说明如下:
1. Redis默认不是以守护进程的方式运行,可以通过该配置项修改,使用yes启用守护进程
    daemonize no
2. 当Redis以守护进程方式运行时,Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件,可以通过pidfile指定
    pidfile /var/run/redis.pid
3. 指定Redis监听端口,默认端口为6379,作者在自己的一篇博文中解释了为什么选用6379作为默认端口,因为6379在手机按键上MERZ对应的号码,而MERZ取自意大利歌女Alessia Merz的名字
    port 6379
4. 绑定的主机地址
    bind 127.0.0.1
5.当 客户端闲置多长时间后关闭连接,如果指定为0,表示关闭该功能
    timeout 300
6. 指定日志记录级别,Redis总共支持四个级别:debug、verbose、notice、warning,默认为verbose
    loglevel verbose
7. 日志记录方式,默认为标准输出,如果配置Redis为守护进程方式运行,而这里又配置为日志记录方式为标准输出,则日志将会发送给/dev/null
    logfile stdout
8. 设置数据库的数量,默认数据库为0,可以使用SELECT <dbid>命令在连接上指定数据库id
    databases 16
9. 指定在多长时间内,有多少次更新操作,就将数据同步到数据文件,可以多个条件配合
    save <seconds> <changes>
    Redis默认配置文件中提供了三个条件:
    save 900 1
    save 300 10
    save 60 10000
    分别表示900秒(15分钟)内有1个更改,300秒(5分钟)内有10个更改以及60秒内有10000个更改。
10. 指定存储至本地数据库时是否压缩数据,默认为yes,Redis采用LZF压缩,如果为了节省CPU时间,可以关闭该选项,但会导致数据库文件变的巨大
    rdbcompression yes
11. 指定本地数据库文件名,默认值为dump.rdb
    dbfilename dump.rdb
12. 指定本地数据库存放目录
    dir ./
13. 设置当本机为slav服务时,设置master服务的IP地址及端口,在Redis启动时,它会自动从master进行数据同步
    slaveof <masterip> <masterport>
14. 当master服务设置了密码保护时,slav服务连接master的密码
    masterauth <master-password>
15. 设置Redis连接密码,如果配置了连接密码,客户端在连接Redis时需要通过AUTH <password>命令提供密码,默认关闭
    requirepass foobared
16. 设置同一时间最大客户端连接数,默认无限制,Redis可以同时打开的客户端连接数为Redis进程可以打开的最大文件描述符数,如果设置 maxclients 0,表示不作限制。当客户端连接数到达限制时,Redis会关闭新的连接并向客户端返回max number of clients reached错误信息
    maxclients 128
17. 指定Redis最大内存限制,Redis在启动时会把数据加载到内存中,达到最大内存后,Redis会先尝试清除已到期或即将到期的Key,当此方法处理 后,仍然到达最大内存设置,将无法再进行写入操作,但仍然可以进行读取操作。Redis新的vm机制,会把Key存放内存,Value会存放在swap区
    maxmemory <bytes>
18. 指定是否在每次更新操作后进行日志记录,Redis在默认情况下是异步的把数据写入磁盘,如果不开启,可能会在断电时导致一段时间内的数据丢失。因为 redis本身同步数据文件是按上面save条件来同步的,所以有的数据会在一段时间内只存在于内存中。默认为no
    appendonly no
19. 指定更新日志文件名,默认为appendonly.aof
     appendfilename appendonly.aof
20. 指定更新日志条件,共有3个可选值: 
    no:表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘(快) 
    always:表示每次更新操作后手动调用fsync()将数据写到磁盘(慢,安全) 
    everysec:表示每秒同步一次(折中,默认值)
    appendfsync everysec
21. 指定是否启用虚拟内存机制,默认值为no,简单的介绍一下,VM机制将数据分页存放,由Redis将访问量较少的页即冷数据swap到磁盘上,访问多的页面由磁盘自动换出到内存中(在后面的文章我会仔细分析Redis的VM机制)
     vm-enabled no
22. 虚拟内存文件路径,默认值为/tmp/redis.swap,不可多个Redis实例共享
     vm-swap-file /tmp/redis.swap
23. 将所有大于vm-max-memory的数据存入虚拟内存,无论vm-max-memory设置多小,所有索引数据都是内存存储的(Redis的索引数据 就是keys),也就是说,当vm-max-memory设置为0的时候,其实是所有value都存在于磁盘。默认值为0
     vm-max-memory 0
24. Redis swap文件分成了很多的page,一个对象可以保存在多个page上面,但一个page上不能被多个对象共享,vm-page-size是要根据存储的 数据大小来设定的,作者建议如果存储很多小对象,page大小最好设置为32或者64bytes;如果存储很大大对象,则可以使用更大的page,如果不 确定,就使用默认值
     vm-page-size 32
25. 设置swap文件中的page数量,由于页表(一种表示页面空闲或使用的bitmap)是在放在内存中的,,在磁盘上每8个pages将消耗1byte的内存。
     vm-pages 134217728
26. 设置访问swap文件的线程数,最好不要超过机器的核数,如果设置为0,那么所有对swap文件的操作都是串行的,可能会造成比较长时间的延迟。默认值为4
     vm-max-threads 4
27. 设置在向客户端应答时,是否把较小的包合并为一个包发送,默认为开启
    glueoutputbuf yes
28. 指定在超过一定的数量或者最大的元素超过某一临界值时,采用一种特殊的哈希算法
    hash-max-zipmap-entries 64
    hash-max-zipmap-value 512
29. 指定是否激活重置哈希,默认为开启(后面在介绍Redis的哈希算法时具体介绍)
    activerehashing yes
30. 指定包含其它的配置文件,可以在同一主机上多个Redis实例之间使用同一份配置文件,而同时各个实例又拥有自己的特定配置文件

    include /path/to/local.conf

第三步 搭建redis主从同步环境

1、环境:
准备两个或两个以上redis实例

mkdir /data/638{0..2}  #创建6380 6381 6382文件夹

2 配置 三个redis数据库配置文件

vim   /data/6380/redis.conf

port 6380   #指定Redis监听端口
daemonize yes  #启用守护进程
pidfile /data/6380/redis.pid #当Redis以守护进程方式运行时,Redis默认会把pid写入/var/run/redis.pid文件,可以通过pidfile指定
loglevel notice  #指定日志记录级别,
logfile "/data/6380/redis.log" #指定日志文件路径
dbfilename dump.rdb   #指定本地数据库文件名,默认值为dump.rdb
dir /data/6380    # 指定本地数据库存放目录
protected-mode no   #了禁止外网访问redis
6381
sed "s/6380/6381/g" redis-6380.conf > redis-6381.conf
6382
sed "s/6380/6382/g" redis-6380.conf > redis-6382.conf

3启动三个数据库

redis-server /data/6380/redis.conf
redis-server /data/6381/redis.conf
redis-server /data/6382/redis.conf

第四步 配置主从同步

1进入从库,并指定主库

redis-cli -p 6381   #进入从库1
SLAVEOF 127.0.0.1 6380  #指明主的地址
redis-cli -p 6382   #进入从库2
SLAVEOF 127.0.0.1 6380  #指明主的地址

2检查主从状态

redis-cli -p 6380  info replication

从库:

127.0.0.1:6382> info replication
127.0.0.1:6381> info replication

主库:

127.0.0.1:6380> info replication

五:为了在数据库服务挂掉了能够自动切换数据库起到高可用的作用

故需要配置redis哨兵

1 配置三个哨兵

redis-26380.conf
redis-26381.conf
redis-26382.conf

3 修改redis-26380.conf配置文件,加入以下内容

port 26380
dir /var/redis/data/
logfile "26380.log"
sentinel monitor master 127.0.0.1 6380 2    #代表判断主节点失败至少需要2个Sentinel节点节点同意
sentinel down-after-milliseconds master 30000 #每个Sentinel节点都要定期PING命令来判断Redis数据节点和其余Sentinel节点是否可达,如果超过30000毫秒且没有回复,则判定不可达   
sentinel parallel-syncs master 1      #当Sentinel节点集合对主节点故障判定达成一致时,Sentinel领导者节点会做故障转移操作,选出新的主节点,原来的从节点会向新的主节点发起复制操作,限制每次向新的主节点发起复制操作的从节点个数为1
sentinel failover-timeout master 180000   #故障转移超时时间为180000毫秒
daemonize yes  #启动守护进程

4 再配置另外两个哨兵

sed "s/26380/26381/g" redis-26380.conf > redis-26381.conf
sed "s/26380/26382/g" redis-26380.conf > redis-26382.conf

5 确认三个哨兵配置文件无误

6 启动三个哨兵

redis-sentinel /opt/sb/redis-26380.conf
redis-sentinel /opt/sb/redis-26381.conf
redis-sentinel /opt/sb/redis-26382.conf

7 确认三个哨兵正常启动

ps -ef | grep redis-sentinel

8 查看三个哨兵的状态

redis-cli -p 端口 info sentinel

9  测试自动故障转移

1)先查看redis的进程ID信息

ps -ef | grep redis

2)干掉主服务器master 127.0.0.1:6380的redis服务

在这里6380的进程ID为7311

kill -9 进程ID
执行此命令  kill -9 进程号

3) 查看6381和6382的主从状态(验证是否切换)

redis-cli -p redis服务端口号 info  replication

六 redis 集群配置

配置集群的一些参数 :官网https://redis.io/topics/cluster-tutorial

Redis Cluster在redis.conf文件中引入的配置参数。有些人会很明显,有些人会在你继续阅读时更清楚。
cluster-enabled<yes/no>:如果是,则在特定Redis实例中启用Redis群集支持。否则,实例像往常一样作为独立实例启动。
cluster-config-file<filename>:请注意,尽管有此选项的名称,但这不是用户可编辑的配置文件,而是每次发生更改时Redis群集节点自动保持群集配置(基本上是状态)的文件,为了能够在启动时重新阅读它。该文件列出了集群中其他节点,状态,持久变量等内容。由于某些消息接收,通常会将此文件重写并刷新到磁盘上。
cluster-node-timeout<milliseconds>:Redis群集节点不可用的最长时间,不会被视为失败。如果主节点的可访问时间超过指定的时间,则其从属节点将进行故障转移。此参数控制Redis群集中的其他重要事项。值得注意的是,在指定时间内无法访问大多数主节点的每个节点都将停止接受查询。
cluster-slave-validity-factor<factor>:如果设置为零,则从站将始终尝试对主站进行故障切换,而不管主站和从站之间的链路是否保持断开连接的时间长短。如果该值为正,则计算最大断开时间作为节点超时值乘以此选项提供的因子,如果节点是从属节点,则如果主链接断开连接的时间超过指定的时间,则不会尝试启动故障转移。例如,如果节点超时设置为5秒,并且有效性因子设置为10,则从主设备断开超过50秒的从设备将不会尝试故障转移其主设备。请注意,如果没有从站能够对其进行故障转移,则任何不同于零的值都可能导致Redis群集在主站发生故障后不可用。在这种情况下,只有当原始主服务器重新加入群集时,群集才会返回。
cluster-migration-barrier<count>:主服务器将保持连接的最小从服务器数,以便另一个从服务器迁移到不再由任何从服务器覆盖的主服务器。有关详细信息,请参阅本教程中有关副本迁移的相应部分。
cluster-require-full-coverage<yes/no>:如果设置为yes,则默认情况下,如果任何节点未覆盖某个百分比的密钥空间,则集群将停止接受写入。如果该选项设置为no,即使只能处理有关键子集的请求,群集仍将提供查询。

1 准备六个redis节点, 六个配置文件

redis-6000.conf
redis-6001.conf
redis-6002.conf
redis-6003.conf
redis-6004.conf
redis-6005.conf

2 写入以下配置

port 6000
daemonize yes
dir "/opt/redis/data"
logfile "/opt/redis/logs/7000.log"
dbfilename "dump-6000.rdb"
cluster-enabled yes                   # 开启集群模式
cluster-config-file nodes-7000.conf  # 集群内部的配置文件
cluster-require-full-coverage no     # redis cluster需要16384个slot都正常的时候才能对外提供服务,换句话说,只要任何一个slot异常那么整个cluster不对外提供服务。 因此生产环境一般为no

3 复制其他集群配置文件

sed "s/6000/6001/g" redis-6000.conf > redis-6001.conf
sed "s/6000/6002/g" redis-6000.conf > redis-6002.conf
sed "s/6000/6003/g" redis-6000.conf > redis-6003.conf
sed "s/6000/6004/g" redis-6000.conf > redis-6004.conf
sed "s/6000/6005/g" redis-6000.conf > redis-6005.conf

4 确认6个集群配置文件是否正常

cat redis-6000.conf

5 启动这6个redis集群节点

redis-server redis-6000.conf
redis-server redis-6001.conf
redis-server redis-6002.conf
redis-server redis-6003.conf
redis-server redis-6004.conf
redis-server redis-6005.conf

6 确认6个节点正常启动,查看redis的进程

ps -ef | grep redis

7 连上任意一个节点,添加数据,发现无法添加,报错,提示哈希槽未分配

所以我们需要使用redis-trib.rb去分配集群的哈希槽,但是这个脚本需要使用ruby环境去执行, 所以我们需要安装ruby解释器

8 安装ruby解释器

1 下载ruby
wget https://cache.ruby-lang.org/pub/ruby/2.3/ruby-2.3.1.tar.gz

2 安装ruby
tar -xvf ruby-2.3.1.tar.gz
cd ruby-2.3.1/
./configure --prefix=/opt/ruby/
make && make install

3 配置ruby的环境变量
vim /etc/profile
写入如下配置
PATH=$PATH:/opt/ruby/bin

9 安装ruby gem 包管理工具

1 下载gem包管理工具
wget http://rubygems.org/downloads/redis-3.3.0.gem

2 安装
gem install -l redis-3.3.0.gem

10 一条命令开启redis集群

/opt/redis-4.0.10/src/redis-trib.rb create --replicas 1 127.0.0.1:6000 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
命令说明:
--replicas  # 表示进行身份授权
1  # 表示每个主节点,只有一个从节点
# 集群会自动分配主从关系  70007001、7002为主服务器master 70037004、7005为从服务器slave

11 查看并确认集群状态与槽位

redis-cli -p 6000 cluster info
redis-cli -p 6001 cluster info
redis-cli -p 6002 cluster info
redis-cli -p 6003 cluster info
redis-cli -p 6004 cluster info
redis-cli -p 6005 cluster info

12 使用命令连接redis集群

redis-cli -p 7000 -c
  -c 参数表示连接集群

13 在集群上添加数据,确认集群存储数据是否正常

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