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redis高可用的几个模式
- 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。 - 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。
一、Redis主从复制
1、Redis主从复制的概念
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。
- 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
| redis-5.0.7.tar.gz 环境配置 |
主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
|---|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.80.10 | redis-5.0.7.tar.gz | |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.80.20 | redis-5.0.7.tar.gz | |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.80.30 | redis-5.0.7.tar.gz |
hostnamectl set-hostname master #修改主机名，每台主机要改的不一样用于区分
su
PS1="\[\e[1;34m\][\u@\h \W]\\$\[\e[0m\] "
# 修改命令行提示符颜色
systemctl stop firewalld
setenforce 0==每台主机==
（1）安装Redis（所有主机）
==Master：192.168.80.10
Slave1：192.168.80.20
Slave2：192.168.80.30==
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/这里只演示一遍
（2）修改Master节点Redis配置文件
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
（3）修改Slave节点Redis配置文件
==Slave1：192.168.80.20
Slave2：192.168.80.30==
vim /etc/redis/6379.conf
#70行，修改bind 项，0.0.0.0监听所有网卡
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
#288行，指定要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.80.10 6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
/etc/init.d/redis_6379 restart
（4）验证主从效果
==Master：192.168.80.10==
- 在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
- 在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
二、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
哨兵模式衍生背景
主从切换技术的方法是:当服务器宕机后，需要
一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务
不可用。为了解决主从复制的缺点，就有了哨兵机制。
故障转移机制:
1、由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障
每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心跳检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是
回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下饿了( 单方面的)。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。
2、当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法(选举算法)实现选举机制共同选举出一一个哨兵节点为leader,来负责处理主节点的
故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。
3、由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下:
- 将某一个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点:
- 若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点:
- 通知客户端主节点已经更换。
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。
主节点的选举:
1、过滤掉不健康的(已下线的)，没有回复哨兵ping响应的从节点。.
2、选择配置文件中从节点优先级配置最高的。( replica-priority,默认值为100)
3、选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。
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 ==确保主从复制已搭建完成== |
主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
|---|---|---|---|---|
| Master | CentOS7 | 192.168.80.10 redis-5.0.7.tar.gz | ||
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.80.20 | redis-5.0.7.tar.gz | |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.80.30 | redis-5.0.7.tar.gz |
（1）修改 Redis 配置文件（所有节点操作）
==Master：192.168.80.10
Slave1：192.168.80.20
Slave2：192.168.80.30==
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
（2）启动哨兵模式
==Master：192.168.80.10
Slave1：192.168.80.20
Slave2：192.168.80.30==
这里注意：先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
#&代表后台启动- 先启动主节点
- 再启动从节点
（3）查看哨兵模式信息
==Master：192.168.80.10==
redis-cli -p 26379 info Sentinel
### （4）故障模拟
==Master：192.168.80.10==#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号，模拟故障
kill -9 46451 #Master节点上redis-server的进程号
### （5）验证结果
Master：192.168.80.10tail -f /var/log/sentinel.log
查看日志
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
查看哨兵模式信息
## 三、Redis 群集模式
### 1、redis群集的概念
- 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。
### 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
### 4、搭建Redis 群集模式
redis的集群一般需要6个节点，3主3从。
先在六台服务器上安装redis数据库
|主机|操作系统|IP：端口| 安装包|
|-|-|-|-|
|Master1|CentOS7|192.168.80.10:6371|redis-5.0.7.tar.gz|
|Master2|CentOS7|192.168.80.20:6372|redis-5.0.7.tar.gz|
|Master3|CentOS7|192.168.80.30:6373|redis-5.0.7.tar.gz|
|Slave1|CentOS7|192.168.80.40:6374| redis-5.0.7.tar.gz|
|Slave2|CentOS7|192.168.80.50:6375| redis-5.0.7.tar.gz|
|Slave3|CentOS7|192.168.80.60:6376|redis-5.0.7.tar.gz|
这里使用不同的节点只是说明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
==所有节点==#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/redis6371
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/
这里就拿一台服务器做示范
### （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
- 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
==只有上面几个地方需要改一下，其他不变==
- 在master1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
### （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
### （4）启动集群
Master1 192.168.80.10:6371redis-cli --cluster create 192.168.80.10:6371 192.168.80.20:6372 192.168.80.30:6373 192.168.80.40:6374 192.168.80.50:6375 192.168.80.60:6376 --cluster-replicas 1
### （5）测试群集redis-cli -h 192.168.80.10 -p 6371 -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
**集群配置完成**
