一、Redis主从复制
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。
1.1 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。
Redis主从架构可以解决单机的读写瓶颈问题，但是没有自动故障转移功能，不能解决master单点故障问题。
1.2 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。
（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。
搭建Redis主从复制
| master | centos7-1 | 192.168.126.21 |
| slave1 | centos7-2 | 192.168.126.22 |
| slave2 | centos7-3 | 192.168.126.23 |
1 所有节点安装Redis
-----安装 Redis-----
#环境准备
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048
sysctl -p
#安装redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
#环境变量
vim /etc/profile
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行
source /etc/profile
#定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target
[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
2 修改master节点的配置文件
-----修改 Redis 配置文件（Master节点操作）-----
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
systemctl restart redis-server.service
3 修改slave节点的配置文件
-----修改 Redis 配置文件（Slave节点操作）-----
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
replicaof 192.168.80.10 6379 #528行，指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth abc123 #535行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepass
systemctl restart redis-server.service
4 验证主从效果
在Master节点上看日志：
tail -f /usr/local/redis/log/redis_6379.log
Replica 192.168.80.11:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.80.12:6379 asks for synchronization
Synchronization with replica 192.168.80.11:6379 succeeded
Synchronization with replica 192.168.80.12:6379 succeeded
在Master节点上验证从节点：
redis-cli info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.80.11,port=6379,state=online,offset=1246,lag=0
slave1:ip=192.168.80.12,port=6379,state=online,offset=1246,lag=1
四、Redis哨兵模式
主从切换技术的方法是：当服务器宕机后，需要手动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。
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，并让其它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。
2. 哨兵结构
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。
3. 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秒会问主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心检测。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线了（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
4. 主节点的选举
1.过滤掉不健康的（己下线的），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。
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。
五、搭建Redis哨兵模式
| 节点 | 虚机 | IP地址 |
|---|---|---|
| master | centos7-1 | 192.168.126.21 |
| slave1 | centos7-2 | 192.168.126.22 |
| slave2 | centos7-3 | 192.168.126.23 |
| Sentinel-1 | centos7-4 | 192.168.126.24 |
| Sentinel-2 | centos7-5 | 192.168.126.25 |
| Sentinel-3 | centos7-6 | 192.168.126.26 |
生产环境中使用对应数量节点的服务器作为哨兵节点，实验环境中如果电脑性能不够可以把哨兵搭建在原虚机上。
实验步骤：
1. 所有节点安装Redis
2. master和slave部署Redis主从复制
3. 修改哨兵节点的配置文件sentinel.conf（所有哨兵节点操作）
修改Sentinel-1的配置文件，之后scp传给另外2个哨兵节点。
vim /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf
......
protected-mode no #17行，取消注释，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，指定日志文件存放路径
dir "/var/lib/redis/6379" #65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.121.10 6379 2 #84行，修改
#指定该哨兵节点监控192.168.121.10:6379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 down-after-milliseconds mymaster 3000 #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，同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间（180秒）
#传给两外2个哨兵节点
scp /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf 192.168.126.25:/opt/redis-7.0.9/
scp /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf 192.168.126.26:/opt/redis-7.0.9/
4. 启动哨兵模式（所有哨兵节点操作）
#启动三台哨兵
cd /opt/redis-7.0.9/
redis-sentinel sentinel.conf &5. 查看哨兵信息
#在哨兵节点查看
[root@zy4 ~]# redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1 #一台主节点
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.126.21:6379,slaves=2,sentinels=3
#可以看到主节点地址，2台从节点，3台哨兵
6. 模拟故障
#在Master 上查看redis-server进程号:
[root@zy1 ~]# ps -ef | grep redis
root 71245 1 0 5月19 ? 00:00:05 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 71983 66681 0 00:59 pts/1 00:00:00 grep --color=auto redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
[root@zy1 ~]# kill -9 71245 #Master节点上redis-server的进程号
[root@zy1 ~]# netstat -natp | grep redis
#在哨兵上查看日志，验证master是否切换至从服务器
[root@zy4 redis-7.0.9]# tail -f /var/log/sentinel.log
7084:X 20 May 2023 00:46:58.869 * +sentinel sentinel ce975c271f86d8f6e0b80162529752b754ecfc69 192.168.126.25 26379 @ mymaster 192.168.126.21 6379
7084:X 20 May 2023 00:47:56.595 * +sentinel sentinel d59ba9daf957b704715feeee3c53bd1bf8b3a5d8 192.168.126.26 26379 @ mymaster 192.168.126.21 6379
7084:X 20 May 2023 01:01:33.484 # +sdown master mymaster 192.168.126.21 6379
7084:X 20 May 2023 01:01:33.561 # +new-epoch 1
7084:X 20 May 2023 01:01:33.561 # +vote-for-leader ce975c271f86d8f6e0b80162529752b754ecfc69 1
7084:X 20 May 2023 01:01:34.476 # +config-update-from sentinel ce975c271f86d8f6e0b80162529752b754ecfc69 192.168.126.25 26379 @ mymaster 192.168.126.21 6379
7084:X 20 May 2023s-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=192.168.126.23:6379,slaves=2,sentinels=3
六、Redis 集群模式
集群，即Redis Cluster，是Redis3.0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。
6.1 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。
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。
6.2 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
6.3 集群模式的主从复制模型
- 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位为主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。
七、搭建 Redis 集群
| 节点 | IP | 安装redis |
|---|---|---|
| master1 | 192.168.126.21 | redis-7.0.9.tar.gz |
| slave1 | 192.168.126.22 | redis-7.0.9.tar.gz |
| master2 | 192.168.126.23 | redis-7.0.9.tar.gz |
| slave2 | 192.168.126.24 | redis-7.0.9.tar.gz |
| master3 | 192.168.126.25 | redis-7.0.9.tar.gz |
| slave3 | 192.168.126.26 | redis-7.0.9.tar.gz |
实验步骤：
1. 所有节点安装Redis
2. 开启集群功能 （修改任意一台服务器配置文件，再通过scp命令传给其他主机）
cd /opt/redis-7.0.9/
vim redis.conf
......
bind 192.168.126.21 #修改为监听自己的物理网卡IP
protected-mode no #修改为no，关闭保护模式
port 6379 #redis默认监听端口
daemonize yes #开启守护进程，以独立进程启动
appendonly yes #修改为yes，开启AOF持久化
cluster-enabled yes #取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6379.conf #取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #取消注释，群集超时时间设置
#将文件传给另外5个节点，之后每个节点要修改监听地址为自己的IP
[root@zy1 redis-7.0.9]# scp redis.conf 192.168.126.22:`pwd`
[root@zy1 redis-7.0.9]# scp redis.conf 192.168.126.23:`pwd`
[root@zy1 redis-7.0.9]# scp redis.conf 192.168.126.24:`pwd`
[root@zy1 redis-7.0.9]# scp redis.conf 192.168.126.25:`pwd`
[root@zy1 redis-7.0.9]# scp redis.conf 192.168.126.26:`pwd`
注意：将文件传给另外5个节点，之后每个节点要修改监听地址为自己的IP（例：bind 192.168.126.21）
3. 所有节点启动redis服务
cd /opt/redis-7.0.9/
redis-server redis.conf #启动redis节点4. 启动集群
redis-cli --cluster create 192.168.126.21:6379 192.168.126.22:6379 192.168.126.23:6379 192.168.126.24:6379 192.168.126.25:6379 192.168.126.26:6379 --cluster-replicas 1
#六个主机分为三组，三主三从，前面的做主节点后面的做从节点下免交互的时候需要输入yes才可以创建 "-replicas 1"表示每个主节点有一个从节点
#前三台为Master，后三台为Slave
5. 测试集群
#加-c参数，节点之间就可以互相跳转
redis-cli -h 192.168.126.21 -p 6379 -c
#查看节点的哈希槽编号范围
cluster slots
#赋值
set name ky
#查看键的哈希槽编号
cluster keyslot 键名
[root@zy1 ~]# redis-cli -h 192.168.126.21 -p 6379 -c
192.168.126.21:6379> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 10923 #第一对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 16383
3) 1) "192.168.126.23" #主节点
2) (integer) 6379
3) "5f117a3e204d1d6f6dc924ad8b39034a8e9f3261"
4) 1) "192.168.126.24" #从节点
2) (integer) 6379
3) "4a05a086eec06fa4da58b15512d1c81184bc5ee5"
2) 1) (integer) 5461 #第二对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 10922
3) 1) "192.168.126.22" #主节点
2) (integer) 6379
3) "3008bba29dfbf342bc448ba3062b0a331c8d009e"
4) 1) "192.168.126.26" #从节点
2) (integer) 6379
3) "ee61a4709d6420bb540b2c28218fdd2dfe358b7a"
3) 1) (integer) 0 #第三对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 5460
3) 1) "192.168.126.21" #主节点
2) (integer) 6379
3) "d1ddb554b3edaebefa6672b2f1f8171393e1f7f3"
4) 1) "192.168.126.25" #从节点
2) (integer) 6379
3) "71e1f705ce01ca31ab16fa3cf07d7e6cbfab5978"
192.168.126.21:6379>
#在10节点新建name键，会自动跳转到20节点进行存放
192.168.126.21:6379> set name ky
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.126.22:6379
OK
192.168.126.22:6379> cluster keyslot name #查看name键的哈希槽编号
(integer) 5798
192.168.126.22:6379> quit #退出数据库
[root@zy1 ~]# redis-cli -h 192.168.126.21 -p 6379 -c #重新登录10节点
192.168.126.21:6379> keys * #10节点中没有name键
(empty list or set)
192.168.126.21:6379> get name #查看name键的值，会根据键的哈希槽编号自动跳转到20节点进行获取
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.126.22:6379
"ky"
192.168.126.20:6379> #已跳转到20节点
总结
三种模式需要注意修改不同的配置文件。
主从复制：vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
哨兵模式：vim /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-455824.html
cluster集群：vim /opt/redis-7.0.9/redis.conf文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-455824.html
到了这里，关于Redis高可用之主从复制、哨兵、cluster集群的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
