Redis中主从复制、哨兵、集群的示例分析

共计 11170 个字符，预计需要花费 28 分钟才能阅读完成。

这篇文章将为大家详细讲解有关 Redis 中主从复制、哨兵、集群的示例分析，丸趣 TV 小编觉得挺实用的，因此分享给大家做个参考，希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

一、Redis 主从复制

1. 主从复制的概述

主从复制，是指将一台服务器的数据，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，但一个从节点只能有一个主节点。【相关推荐：Redis 视频教程】

2. 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；有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. 主从复制的流程

（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 Master 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. 搭建 Redis 主从复制

4.1 服务器 IP 配置

服务器主机名 IPMaster 节点 master192.168.122.10Slave1 节点 slave1192.168.122.11Slave2 节点 slave2192.168.122.12

4.2 各服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld   systemctl disable firewalld
setenforce 0

4.3 各服务器安装 Redis

redis 安装详见往期博客：
NoSQL 之 redis 详解

 传入安装包到 /opt 目录
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path []
#输入 /uar/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

4.4 修改 Redis 配置文件（Master 节点操作）

Master：192.168.122.10

[root@master ~]# vim /etc/redis/6379.conf
 
##70 行，修改监听地址为 0.0.0.0，表示监听任何地址
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，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##700 行，开启 AOF 持久化功能
appendonly yes

4.5 修改 Redis 配置文件（Slave 节点操作）

Slave1：192.168.122.11

[root@slave1 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70 行，修改监听地址为 0.0.0.0，表示监听任何地址
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，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288 行，添加要同步的 Master 节点 IP 和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700 行，开启 AOF 持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave1 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...

Slave2：192.168.122.12

[root@slave2 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70 行，修改监听地址为 0.0.0.0，表示监听任何地址
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，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288 行，添加要同步的 Master 节点 IP 和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700 行，开启 AOF 持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave2 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...

4.6 验证主从效果

4.6.1 在 Master 节点上看日志

[root@master ~]# tail -f /var/log/redis_6379.log 
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Synchronization with replica 192.168.122.11:6379 succeeded
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Replica 192.168.122.12:6379 asks for synchronization
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Full resync requested by replica 192.168.122.12:6379
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Starting BGSAVE for SYNC with target: disk
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Background saving started by pid 7941
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * DB saved on disk
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * RDB: 0 MB of memory used by copy-on-write
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Synchronization with replica 192.168.122.12:6379 succeeded

4.6.2 在 Master 节点验证从节点

[root@master ~]# redis-cli info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.122.11,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
slave1:ip=192.168.122.12,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
master_replid:9d7fa17fc64cd573f5b81457183831d97dfad7dc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:910
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:910

二、Redis 哨兵模式

1. 哨兵模式的核心功能

在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移。

2. 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。

3. 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。

4. 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。

5. 哨兵模式的工作形式

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，投票过半就会认为这个 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。

6. 故障转移机制

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、从节点及其他哨兵节点发送一次 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。

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。所以哨兵集群的主机数量不得少于三个节点。

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，让其他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。

7. 主节点的选举

过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵 ping 响应的从节点。

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）。

选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。

8. 搭建 Redis 哨兵模式

8.1 服务器 IP 配置

服务器主机名 IPMaster 节点 master192.168.122.10Slave1 节点 slave1192.168.122.11Slave2 节点 slave2192.168.122.12

8.2 各服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld   systemctl disable firewalld
setenforce 0

8.3 修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
 
##17 行，取消注释，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 sentienel 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 192.168.122.10 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，才能判定故障并进行故障转移
sentinel monitor mymaster 192.168.122.10 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 毫秒（180 秒）sentinel failover-timeout mymaster 180000

8.4 启动哨兵模式

注意：需先启动 master，再启动 slave

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

8.5 查看哨兵信息

Master：192.168.122.10

[root@master redis-5.0.7]# 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=192.168.122.10:6379,slaves=2,sentinels=3

三、Redis 群集模式

1. Redis 集群的概述

集群，即 Redis Cluster，是 Redis 3.0 开始引入的分布式存储方案。

2. Redis 集群

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。

3. Redis 集群的作用

集群的作用，可以归纳为两点：

3.1 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度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体积；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。

3.2 高可用

集群支持主从复制和主节点的自动故障转换（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。

4. 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，去找到所对应的节点，然后直接跳转到这个对应的节点上进行存取操作。

5. 哈希槽

5.1 哈希槽的分配

哈希槽可按照集群主机数平均分配（默认分配）
以 3 个节点组成的集群为例：
节点 A 包含 0 -5460 号哈希槽
节点 B 包含 5461-10922 号哈希槽
节点 C 包含 10923-16383 号哈希槽

也可以根据主机的性能以及功能自定义分配
以 3 个节点组成的集群为例：
节点 A 性能最差，包含 0 -2000 号哈希值
节点 B 性能中等，包含 2001-7000 号哈希值
节点 C 性能最强，包含 7001-16383 号哈希值

5.2 哈希槽的使用

集群搭建的时候，需要给集群的节点分配插槽，0~16383
在 node1 执行 set a a

使用 crc16 算法对 key 进行计算，得到一个数字，然后对这个数字进行求余 16384(crc16 : a = 26384l;26384 % 16384 = 10000)

查找包含 10000 的插槽的节点，找到了 node2，自动跳转到 node2

在 node2 上执行 set a a 命令

node3 上执行 get a

a — 10000

跳转到 node2

在 node2 执行 get a

6. 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。
以每个节点添加一个从节点 A1、B1、C1 整个集群便有了三个 Master 节点和三个 Slave 节点组成，在节点 B 失败后，集群选举 B1 位为新的主节点继续服务。当 B 和 B1 都失败后，集群将不可用。

7. 搭建 Redis 群集模式

7.1 服务器 IP 配置

redis 的集群一般需要 6 个节点，3 主 3 从。方便起见，这里在同一台服务器上模拟；
以端口号进行区分，3 个主节点端口号 6001/6002/6003，对应的从节点端口号 6004/6005/6006。

服务器主机名 IP 主端口从端口 Node1 节点 node192.168.122.1060016004Node2 节点 node192.168.122.1060026005Node3 节点 node192.168.122.1060036006

7.2 服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld   systemctl disable firewalld
setenforce 0

7.3 创建集群配置目录及文件

[root@node ~]# cd /etc/redis
[root@node redis]# mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
[root@node redis]# 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
[root@node redis]# ls -R redis-cluster/
redis-cluster/:
redis6001 redis6002 redis6003 redis6004 redis6005 redis6006
 
redis-cluster/redis6001:
redis-cli redis.conf redis-server
 
redis-cluster/redis6002:
redis-cli redis.conf redis-server
 
redis-cluster/redis6003:
redis-cli redis.conf redis-server
 
redis-cluster/redis6004:
redis-cli redis.conf redis-server
 
redis-cluster/redis6005:
redis-cli redis.conf redis-server
 
redis-cluster/redis6006:
redis-cli redis.conf redis-server

7.4 开启群集功能

仅以 redis6001 为例，其他 5 个文件夹的配置文件以此类推修改，特别注意端口号的修改。

[root@node redis]# cd redis-cluster/redis6001
[root@node redis6001]# vim redis.conf 
 
##69 行，注释掉 bind 项，默认监听所有网卡
#bind 127.0.0.1
##88 行，修改，关闭保护模式
protected-mode no
##92 行，修改，redis 监听端口
port 6001
##136 行，开启守护进程，以独立进程启动
daemonize yes
##832 行，取消注释，开启群集功能
cluster-enabled yes
##840 行，注销注释，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6001.conf
##846 行，注销注释，群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000
##700 行，修改，开启 AOF 持久化
appendonly yes

7.5 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

[root@node redis6001]# for d in {1..6}
  do
  cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
  ^C
[root@node redis6001]# for d in {1..6}
  do
  cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
  redis-server redis.conf
  done
[root@node1 redis6006]# ps -ef | grep redis
root 992 1 0 13:45 ? 00:00:07 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 2289 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6001 [cluster]
root 2294 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6002 [cluster]
root 2299 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6003 [cluster]
root 2304 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6004 [cluster]
root 2309 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6005 [cluster]
root 2314 1 0 14:41 ? 00:00:00 redis-server *:6006 [cluster]
root 2450 2337 0 14:50 pts/0 00:00:00 grep --color=auto redis

7.6 启动集群

[root@node redis6006]# 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

六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候需要输入 yes 才可以成功创建。
–replicas 1 表示每个主节点有 1 个从节点。

7.7 测试集群

[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6001 -c
#加 - c 参数，节点之前就可以互相跳转
127.0.0.1:6001  cluster slots
#查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 0
#哈希槽起始编号
 2) (integer) 5460
#哈希槽终止编号
 3) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6001
#node 节点主
 3)  18e59f493579facea29abf90ca4050f566d66339 
 4) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6004
#node 节点从
 3)  2635bf6a0c286ef910ec5da03dbdc7cde308c588 
2) 1) (integer) 10923
 2) (integer) 16383
 3) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6003
 3)  51460d417eb56537e5bd7e8c9581c66fdd817b3c 
 4) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6006
 3)  51a75667dcf21b530e69a3242a3e9f81f577168d 
3) 1) (integer) 5461
 2) (integer) 10922
 3) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6002
 3)  6381d68c06ddb7ac43c8f7d7b8da0644845dcd59 
 4) 1)  127.0.0.1 
 2) (integer) 6005
 3)  375ad927116d3aa845e95ad5f0586306e7ff3a96 
127.0.0.1:6001  set num 1
127.0.0.1:6001  get num
127.0.0.1:6001  keys *
1)  num 
127.0.0.1:6001  quit
[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6002 -c
127.0.0.1:6002  keys *
#6002 端口无键值对
(empty list or set)
127.0.0.1:6002  get num
-  Redirected to slot [2765] located at 127.0.0.1:6001
#6002 端口获取到 num 键位于 6001 端口，切换到 6001 端口并显示键值
127.0.0.1:6001  set key1 11111
-  Redirected to slot [9189] located at 127.0.0.1:6002
#6001 端口创建键值对，将其存至 6002 端口，并切换至 6002 端口
127.0.0.1:6002

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