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redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式

​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。

​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​

  • Master:192.168.132.50
  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52
hostnamectl set-hostname master  #修改主机名,每台主机要改的不一样
su
systemctl stop firewalld
setenforce 0

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_数据

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_集群_02

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_数据_03

​1.安装Redis(所有主机)​

  • Master:192.168.132.50
  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52
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/

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_数据_04

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_主从复制_05

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_集群_06

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_数据_07

​2.修改Master节点Redis配置文件​

Master:192.168.132.50

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
netstat -natp | grep redis

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_08

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_09

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redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_13

​3.修改Slave节点Redis配置文件​

  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52
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 192.168.163.10 6379
#700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes

/etc/init.d/redis_6379 restart
netstat -natp | grep redis

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_14

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​4.验证主从效果​

Master:192.168.132.50

在Master节点上看日志

tail -f /var/log/redis_6379.log

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_18

在Master节点上验证从节点

redis-cli info replication

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_19

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_20

​二、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​​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。

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_21

​1.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。

​4、哨兵模式的搭建​

  • Master:192.168.132.50
  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52

​1.修改 Redis 配置文件(所有节点操作)​

  • Master:192.168.132.50
  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52
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

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​2.启动哨兵模式​

  • Master:192.168.132.50
  • Slave1:​192.168.132.51
  • Slave2:​192.168.132.52

先启master,再启slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

先启动主节点

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再启动从节点

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​3.查看哨兵模式信息​

Master:192.168.132.50

redis-cli -p 26379 info Sentinel

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_集群_28

​4.故障模拟​

Master:192.168.132.50

#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
root 8989 0.2 0.3 156404 7936 ? Ssl 10:47 0:14 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 47944 0.6 0.3 153844 7832 ? Ssl 11:47 0:08 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 48496 0.0 0.0 112676 976 pts/2 R+ 12:09 0:00 grep --color=auto redis


#杀死 Master 节点上redis-server的进程号,模拟故障
kill -9 8989 #Master节点上redis-server的进程号

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_29

​5.验证结果​

Master:192.168.132.50

tail -f /var/log/sentinel.log
#-------日志信息------------
47944:X 26 Feb 2022 12:14:09.372 # +vote-for-leader cbd01442f72cf29b6be697ab07dd8e7958cd4968 1
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.422 # +odown master mymaster 192.168.132.50 6379 #quorum 3/2
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.422 # Next failover delay: I will not start a failover before Sat Feb 26 12:20:10 2022
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.616 # +config-update-from sentinel cbd01442f72cf29b6be697ab07dd8e7958cd4968 192.168.132.51 26379 @ mymaster 192.168.132.50 6379
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.616 # +switch-master mymaster 192.168.132.50 6379 192.168.132.51 6379
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.617 * +slave slave 192.168.132.52:6379 192.168.132.52 6379 @ mymaster 192.168.132.51 6379
47944:X 26 Feb 2022 12:14:10.617 * +slave slave 192.168.132.50:6379 192.168.132.50 6379 @ mymaster 192.168.132.51 6379
47944:X 26 Feb 2022 12:14:40.650 # +sdown slave 192.168.132.50:6379 192.168.132.50 6379 @ mymaster 192.168.132.51 6379

redis-cli -p 26379 INFO Sentinel

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_30

​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5461号哈希槽

节点B包含5462到10922号哈希槽

节点C包含10923到16383号哈希槽

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_哨兵模式_31

Redis集群的主从复制模型

集群中具有1、2、3三个节点,如果节点2失败了,整个集群就会因缺少5462-10922这个范围的槽而不可以用。

为每个节点添加一个从节点A、B、C整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成,在节点2失败后,集群选举B位为的主节点继续服务。当2和B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。为了方便,这里所有节点在同一台服务器上模拟

192.168.132.50

​1.准备

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

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_数据_32

​2.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个端口要不一样

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001

vim redis.conf
#bind 127.o.o . 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

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_主从复制_33

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redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_38

​3.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

for i in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
redis-server redis.conf
done

ps -ef | grep redis

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_redis_39

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_主从复制_40

​4.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

yes

--cluster-replicas 1 表示每个主节点有一个从节点

redis服务之主从复制、哨兵模式、群集模式_主从复制_41

​5.测试群集​

redis-cli -p 6001 -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

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