目录
一、理论
1.Redis高可用
2.Redis主从复制
3.部署Redis主从复制
4.Redis哨兵模式
5.部署Redis哨兵模式
6.Redis集群模式
7.部署Redis集群
二、实验
1.部署Redis主从复制
2.部署Redis哨兵模式
3.部署Redis集群
三、问题
1.开启Redis群集失败
四、总结
一、理论
1.Redis高可用
(1)概念
在web服务器中,高可用是指服务器可以正常访问的时间,衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务(99.9%、99.99%、99.999%等等)。
但是在Redis语境中,高可用的含义似乎要宽泛一些,除了保证提供正常服务(如主从分离、快速容灾技术),还需要考虑数据容量的扩展、数据安全不会丢失等。
(2)Redis的高可用技术
在Redis中,实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和cluster集群,下面分别说明它们的作用,以及解决了什么样的问题。
①持久化: 持久化是最简单的高可用方法(有时甚至不被归为高可用的手段),主要作用是数据备份,即将数据存储在硬盘,保证数据不会因进程退出而丢失。
②持主从复制: 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(和同步),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。
③哨兵: 在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复。(主挂了,找一个从成为新的主,哨兵节点进行监控)
缺陷:写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。
④ Cluster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。(6台起步,成双成对,3主3从)
持久化技术已在前一篇文章中进行介绍( Redis 高可用之持久化 ),本文将具体主从复制、哨兵、Cluster集群三种高可用技术。
2.Redis主从复制
(1)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;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。
(2) 主从复制的作用
表1 主从复制的作用
作用 | 描述 |
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。 |
(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。
3.部署Redis主从复制
(1)环境
表2 Redis主从复制环境
主从 | 虚机 | IP地址 |
---|---|---|
master | centos7-1 | 192.168.204.40 |
slave1 | centos7-2 | 192.168..204.41 |
slave2 | centos7-3 | 192.168.204.42 |
(2)部署
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装环境依赖包,下载编译工具
yum install -y gcc gcc-c++ make
#上传软件包并解压
cd /opt/
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
#开2核编译安装,指定安装路径为/usr/local/redis
make -j2 && 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。
#执行软件包提供的install_server.sh 脚本文件,设置Redis服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
.......#一直回车
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
#这里默认为/usr/local/bin/redis-server,需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server,注意要一次性正确输入
---------------------- 虚线内是注释 ----------------------------------------------------
Selected config:
Port: 6379 #默认侦听端口为6379
Config file: /etc/redis/6379.conf #配置文件路径
Log file: /var/log/redis_6379.log #日志文件路径
Data dir : /var/lib/redis/6379 #数据文件路径
Executable: /usr/local/redis/bin/redis-server #可执行文件路径
Cli Executable : /usr/local/bin/redis-cli #客户端命令工具
-----------------------------------------------------------------------------------
#当install_server.sh 脚本运行完毕,Redis 服务就已经启动,默认监听端口为6379
netstat -natp | grep redis
#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中,便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#Redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop #停止
/etc/init.d/redis_6379 start #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启
/etc/init.d/redis_6379 status #查看状态
(3)修改master节点的配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行,修改监听地址为0.0.0.0(生产环境中需要填写物理网卡的IP)
daemonize yes #137行,开启守护进程,后台启动
logfile /var/log/redis_6379.log #172行,指定日志文件存放目录
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 #重启redis服务
(4)修改slave节点的配置文件
修改slave1的配置文件,之后scp传给slave2。
#修改slave1的配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行,修改监听地址为0.0.0.0(生产环境中需要填写物理网卡的IP)
daemonize yes #137行,开启守护进程,后台启动
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 192.168.204.40 6379 #288行,指定要同步的Master节点的IP和端口
appendonly yes #700行,修改为yes,开启AOF持久化功能
#将配置文件传给slave2
scp /etc/redis/6379.conf 192.168.204.42:/etc/redis/
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启redis
netstat -natp | grep redis #查看主从服务器是否已建立连接
(5)验证主从效果
1)主节点查看日志,并插入一条数据。
#主节点查看日志
[root@localhost utils]# tail /var/log/redis_6379.log
......
* Synchronization with replica 192.168.204.41:6379 succeeded
......
* Synchronization with replica 192.168.204.42:6379 succeeded
#主节点插入一条数据
[root@localhost utils]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set name david
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"david"
2)从节点查看数据是否同步成功。
[root@localhost utils]# redis-cli #slave1查看数据同步成功
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"david"
[root@localhost utils]# redis-cli #slave2查看数据同步成功
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"david"
4.Redis哨兵模式
(1)概念
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。
(2)哨兵模式的作用
①监控: 哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
②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,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。
③通知(提醒): 哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
(3) 哨兵结构
①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。
②数据节点: 主节点和从节点都是数据节点。
(4)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
(5)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。
5.部署Redis哨兵模式
(1)环境
表3 Redis哨兵模式
节点 | 虚拟机 | IP地址 |
---|---|---|
master | centos7-1 | 192.198.192.40 |
slave1 | centos7-2 | 192.168.192.41 |
slave2 | centos7-3 | 192.168.192.42 |
Sentinel-1 | centos7-4 | 192.168.192.43 |
Sentinel-2 | centos7-5 | 192.168.192.44 |
Sentinel-3 | centos7-6 | 192.168.192.45 |
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。
(2)所有节点安装Redis
参考上文
(3)master和slave部署Redis主从复制
参考上文
(4)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-5.0.7/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 192.168.192.40 6379 2 #84行,修改
#指定该哨兵节点监控192.168.192.40:6379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-5.0.7/sentinel.conf 192.168.204.44:/opt/redis-5.0.7/
scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf 192.168.204.45:/opt/redis-5.0.7/
(5)启动哨兵模式(所有哨兵节点操作)
#在哨兵节点查看
[root@localhost ~]# 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=192.168.204.40:6379,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@localhost ~]# ps -ef | grep redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
[root@localhost ~]# kill -9 37739 #Master节点上redis-server的进程号
[root@localhost ~]# 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@localhost redis-5.0.7]# tail -f /var/log/sentinel.log
#在哨兵上查看主节点是否切换成功
[root@localhost ~]# 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=192.168.204.41:6379,slaves=2,sentinels=3
6.Redis集群模式
(1)概念
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。
(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。
1)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。
2)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。
(4)集群模式的主从复制模型
①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。
②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。
7.部署Redis集群
(1)环境
6台服务器,3主3从。
节点 | IP | 安装redis |
---|---|---|
master1 | 192.168.204.40 | redis-5.0.7.tar.gz |
slave1 | 192.168.204.43 | redis-5.0.7.tar.gz |
master2 | 192.168.204.41 | redis-5.0.7.tar.gz |
slave2 | 192.168.204.44 | redis-5.0.7.tar.gz |
master3 | 192.168.204.42 | redis-5.0.7.tar.gz |
slave3 | 192.168.204.45 | redis-5.0.7.tar.gz |
(2)所有节点安装Redis
参考上文
(3)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-5.0.7/
vim redis.conf
......
bind 192.168.204.40 #69行,修改为监听自己的物理网卡IP
protected-mode no #88行,修改为no,关闭保护模式
port 6379 #92行,redis默认监听端口
daemonize yes #136行,开启守护进程,以独立进程启动
appendonly yes #699行,修改为yes,开启AOF持久化
cluster-enabled yes #832行,取消注释,开启群集功能
cluster-config-file nodes-6379.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
#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@localhost redis-5.0.7]# scp redis.conf 192.168.204.41:`pwd`
[root@localhost redis-5.0.7]# scp redis.conf 192.168.204.42:`pwd`
[root@localhost redis-5.0.7]# scp redis.conf 192.168.204.43:`pwd`
[root@localhost redis-5.0.7]# scp redis.conf 192.168.204.44:`pwd`
[root@localhost redis-5.0.7]# scp redis.conf 192.168.204.45:`pwd`
(4)所有节点启动redis服务
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-server redis.conf #启动redis节点
(5)启动集群
在任意一个节点启动集群即可。
redis-cli --cluster create 192.168.204.40:6379 192.168.204.41:6379 192.168.204.42:6379 192.168.204.43:6379 192.168.204.44:6379 192.168.204.45:6379 --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
(6)测试集群
#加-c参数,节点之间就可以互相跳转
redis-cli -h 192.168.204.40 -p 6379 -c
#查看节点的哈希槽编号范围
cluster slots
#赋值
set name mao
#查看键的哈希槽编号
cluster keyslot 键名
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.204.41 -p 6379 -c
192.168.204.41:6379> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 5461 #第一对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 10922
3) 1) "192.168.204.41" #主节点
2) (integer) 6379
3) "67585ccc6c2878837731694b949a9006dd02d02a"
4) 1) "192.168.204.45" #从节点
2) (integer) 6379
3) "9c3d18ae3514712efa923a5f9ef764ac39a1d170"
2) 1) (integer) 10923 #第二对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 16383
3) 1) "192.168.204.42" #主节点
2) (integer) 6379
3) "e3e1c125daddaa8f48f5a92cbc9408a25b91a19c"
4) 1) "192.168.204.43" #从节点
2) (integer) 6379
3) "c5f46df178487cb326be2500875b40868d9874a6"
3) 1) (integer) 0 #第三对主从的哈希槽编号范围
2) (integer) 5460
3) 1) "192.168.204.40" #主节点
2) (integer) 6379
3) "9ef7a01923f304023ef85516aedfbe5f9de216b4"
4) 1) "192.168.204.44" #从节点
2) (integer) 6379
3) "930c3f117f7a35a100fd199377602545e2378a0b"
192.168.204.40:6379>
#在40节点新建name键,会自动跳转到41节点进行存放
192.168.204.40:6379> set name mao
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.204.40:6379
OK
192.168.204.40:6379> cluster keyslot name #查看name键的哈希槽编号
(integer) 5798
192.168.204.40:6379> quit #退出数据库
[root@localhost ~]# redis-cli -h 192.168.204.41 -p 6379 -c #重新登录40节点
192.168.204.41:6379> keys * #10节点中没有name键
(empty list or set)
192.168.204.41:6379> get name #查看name键的值,会根据键的哈希槽编号自动跳转到41节点进行获取
-> Redirected to slot [5798] located at 192.168.204.40:6379
"mao"
192.168.204.40:6379> #已跳转到41节点
二、实验
1.部署Redis主从复制
(1)修改master节点的配置文件
(2)修改slave1节点的配置文件
(3)修改slave2节点的配置文件
(4)验证主从效果
①主节点查看日志
②并插入一条数据。
③从节点1查看 数据是否同步成功
④从节点2查看数据是否同步成功
2.部署Redis哨兵模式
(1)修改哨兵节点的配置文件sentinel.conf(所有哨兵节点操作)
(2)启动哨兵
(3)查看哨兵信息
(4)模拟故障
(5)在哨兵上查看日志,验证master是否切换至从服务器
(6)在哨兵上查看主节点是否切换成功
3.部署Redis集群
(1) 开启集群功能
(2)之后每个节点要修改监听地址为自己的IP
(3) 所有节点启动redis服务
master1
master2
master3
slave1
slave2
slave3
(4)启动集群
在任意一个节点启动集群即可。
启动成功
(5)测试集群
查看节点的哈希槽编号范围
在10节点新建name键,会自动跳转到11节点进行存放
查看name键的哈希槽编号;查看name键的值,会根据键的哈希槽编号自动跳转到11节点进行获取
三、问题
1.开启Redis群集失败
(1)报错
(2)原因分析
① 检查端口是否开启成功
② 查看配置文件redis.conf群集设置是否开启
(3)解决方法
先查看端口,一开始我看到第一条记录,以为没问题,但其实有问题(监听的地址)
然后查看配置文件redis.conf,也没什么问题,然后我再网上也查了,都是说这里的群集服务配置中cluster-enabled不是yes。
当第二次查看服务端口时,看到这里监听地址是0.0.0.0,感觉有点不对劲,还有/usr/local/redis/bin/redis-server地址也不是我刚创建的,发现在部署redis服务的时候使用脚本安装,脚本里是使用默认的服务目录启动。
找到问题了,我们将之前开的服务关闭,再开启集群
再次启动成功
(4)如遇到端口无法连接
添加6379端口映射
iptables -I INPUT -ptcp --dport 6379 -j ACCEPT
四、总结
三种模式需要注意修改不同的配置文件。
主从复制:
#配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
#停止
/etc/init.d/redis_6379 stop
#启动
/etc/init.d/redis_6379 start
#重启
/etc/init.d/redis_6379 restart
#查看状态
/etc/init.d/redis_6379 status
哨兵模式:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-605618.html
#配置文件
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
#节点启动哨兵
/opt/redis-5.0.7/redis-sentinel sentinel.conf &
#查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
cluster集群:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-605618.html
#配置文件
vim /opt/redis-5.0.7/redis.conf
#节点启动redis服务
/opt/redis-5.0.7/redis-server redis.conf
#在任意一个节点启动集群
redis-cli --cluster create 192.168.204.40:6379 192.168.204.41:6379 192.168.204.42:6379 192.168.204.43:6379 192.168.204.44:6379 192.168.204.45:6379 --cluster-replicas 1
到了这里,关于数据库应用:Redis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!