缓存加速------Redis主从复制，哨兵模式，集群缓存加速

前言
一.Redis主从复制
- 1.Redis主从复制概述
- 2.Redis主从复制作用
- 3.Redis主从复制流程
- 4.搭建Redis主从复制
- - ①环境准备
  - ②安装Redis
  - ③修改Redis配置文件(Master节点操作)
  - ④修改Redis 配置文件(Slave节点操作)
  - ⑤验证主从效果
  - ⑥在Master节点上验证Slave节点
二.Redis哨兵模式
- 1.哨兵模式原理
- 2.哨兵模式的作用
- 3.哨兵模式的结构
- 4.搭建Redis哨兵模式
- - ①环境准备
  - ②修改Redis 哨兵模式的配置文件(所有节点操作)
  - ③启动哨兵模式
  - ④故障模拟
  - ⑤验证结果
三.Redis群集模式
- 1.集群的作用
- 2.Redis集群的数据分片
- 3.Redis集群的主从复制模型
- - 4.搭建Redis 群集模式
  - ①环境准备
  - ②所有节点复制配置文件
  - ②开启群集
  - ③所有节点
  - ④启动群集

前言

●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主从复制概述

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.Redis主从复制作用

●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。
●④Master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.搭建Redis主从复制 ①环境准备

主机	系统	IP地址	安装包
Master 节点	CentOS 7	192.168.121.22	redis-5.0.7.tar.gz
Slave1 节点	CentOS 7	192.168.121.77	redis-5.0.7.tar.gz
Slave2 节点	CentOS 7	192.168.121.88	redis-5.0.7.tar.gz

systemctl stop firewalld setenforce 0

文章图片

②安装Redis
一键部署Redis脚本
③修改Redis配置文件(Master节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf bind 0.0.0.0#70行，修改监听地址为0.0.0.0 daemonize yes#137行，开启守护进程 logfile /var/log/redis_6379.1og#172行，指定日志文件目录 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

文章图片

④修改Redis 配置文件(Slave节点操作)
两台Slave节点配置相同

vim /etc/redis/6379.conf bind 0.0.0.0#70行，修改监听地址为0.0.0.0 daemonize yes#137行，开启守护进程 logfile /var/1og/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 192.168.121.22 6379#288行，指定要同步的Master节点IP和端口 appendonly yes#700行，开启AOF持久化功能

文章图片

#修改完成后将Slave1的Redis配置文件复制到Slave2覆盖原有的Redis配置文件 scp /etc/redis/6379.conf root@192.168.121.88:/etc/redis/6379.conf

文章图片

#复制完成后启动两台从服务器 /etc/init.d/redis_6379 restart

文章图片

文章图片

⑤验证主从效果

在Master节点上看日志: tail -f /var/1og/redis_6379.log Replica 192.168.121.77:6379 asks for synchronization Replica 192.168.121.88:6379 asks for synchronization

文章图片

⑥在Master节点上验证Slave节点

redis-cli info replication #Repl ication role :master connected_slaves:2 slave0:ip=192.168.121.77,port=6379, state=online,offset=1246, 1ag=0 slave1:ip=192.168.121.88,port=6379, state=online,offset=1246, lag=1

文章图片

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。

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.搭建Redis哨兵模式 ①环境准备

主机	系统	IP地址	安装软件
Master节点	CentOS 7	192.168.121.22	redis-5.0.7.tar.gz
Slave1节点	CentOS 7	192.168.121.77	redis-5.0.7.tar.gz
Slave2节点	CentOS 7	192.168.121.88	redis-5.0.7.tar.gz

systemctl stop firewalld setenforce 0

②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 protected-mode no#17行，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 192.168.121.22 6379 2#84行，修改指定该哨兵节点监控192.168. 121.22:6379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，故障节点的最大超时时间为180000 (180秒)

文章图片

#将配置文件复制到另外两台Slave节点中 scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf root@192.168.121.77:/opt/redis-5.0.7/sentinel.conf scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf root@192.168.121.88:/opt/redis-5.0.7/sentinel.conf

文章图片

③启动哨兵模式

先启master,再启slave cd /opt/redis-5.0.7/ redis-sentinel sentinel.conf &

文章图片

④故障模拟

ps aux | grep rediskill -9 49175#Master节点上redis-server的进程号

文章图片

⑤验证结果

#原主节点查看日志 tail -f /var/log/sentinel.logredis-cli -p 26379 info Sentinel

文章图片

文章图片

三.Redis群集模式集群，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: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。
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; 另一方而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。

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。

【缓存加速------Redis主从复制，哨兵模式，集群】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

3.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。这里所有节点在3台服务器上模拟,每台主机上设置一主一备，以IP地址和端口进行区分：
三个主节点端口号：6001,6002,6003
对应的从节点端口号：7001,7002,7003
①环境准备

主机	系统	IP地址	安装软件
Master 1	CentOS 7	192.168.121.22:6001	redis-5.0.7.tar.gz
Slave 1	CentOS 7	192.168.121.22:7001	redis-5.0.7.tar.gz

Master 2	CentOS 7	192.168.121.77:6002	redis-5.0.7.tar.gz
Slave 2	CentOS 7	192.168.121.77:7002	redis-5.0.7.tar.gz

Master 3	CentOS 7	192.168.121.88:6003	redis-5.0.7.tar.gz
Slave 3	CentOS 7	192.168.121.88:7003	redis-5.0.7.tar.gz

②所有节点复制配置文件

#第一台主机：192.168.121.22 cd /etc/redis/ mkdir -p redis-cluster/redis6001 mkdir -p redis-cluster/redis7001 cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6001/ cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6001/ cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7001/

文章图片

#第二台主机:192.1568.121.77 cd /etc/redis/ mkdir -p redis-cluster/redis6002 mkdir -p redis-cluster/redis7002 cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6002/ cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7002/

文章图片

#第三台主机:192.1568.121.88 cd /etc/redis/ mkdir -p redis-cluster/redis6003 mkdir -p redis-cluster/redis7003 cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6003/ cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis7003/

文章图片

②开启群集
先在Master1上配置，然后将配置文件复制到其他节点服务器

#Master1配置如下，其他5个服务器的配置文件类似，注意6个端口都要不一样。 cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001 vim redis.confbind 192.168.121.22#69行，修改bind项，监听自己的IP 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，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-6379.conf#840行，取消注释，群集名称文件设置，无需修改 cluster-node-timeout 15000#846行，取消注释群集超时时间设置 appendonly yes#699行，修改，开启AOF持久化

文章图片

在Master1节点上将配置文件到其他两台Master节点中

scp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf root@192.168.121.77:/etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf scp /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf root@192.168.121.88:/etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf

文章图片

将Master节点上的配置文件再复制到各自的从服务器中

#将Master1的主配置文件复制到Slave1 cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7001/redis.conf #将Master2的主配置文件复制到Slave2 cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7002/redis.conf #将Master3的主配置文件复制到Slave3 cp -p /etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis7003/redis.conf

文章图片

修改除Master1节点之外的所有服务器的监听地址及端口

#Slave1 vim /etc/redis/redis-cluster/redis7001/redis.conf bind 192.168.121.22#69行，修改bind项，监听自己的IP port 7001#92行，修改，redis监听端口

文章图片

#Master2 vim /etc/redis/redis-cluster/redis6002/redis.conf bind 192.168.121.77 port 6002

文章图片

#Slave2 vim /etc/redis/redis-cluster/redis7002/redis.conf bind 192.168.121.77 port 7002

文章图片

#Master3 vim /etc/redis/redis-cluster/redis6003/redis.conf bind 192.168.121.88 port 6003

文章图片

#Slave3 vim /etc/redis/redis-cluster/redis7003/redis.conf bind 192.168.121.88 port 7003

文章图片

③所有节点
启动所有redis节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001/ redis-server redis.confcd /etc/redis/redis-cluster/redis7001/ redis-server redis.confcd /etc/redis/redis-cluster/redis6002/ redis-server redis.confcd /etc/redis/redis-cluster/redis7002/ redis-server redis.confcd /etc/redis/redis-cluster/redis6003/ redis-server redis.confcd /etc/redis/redis-cluster/redis7003/ redis-server redis.conf

文章图片

④启动群集

#前三台为Master，后三台为Slave redis-cli --cluster create 192.168.121.22:6001 192.168.121.77:6002 192.168.121.88:6003 192.168.121.22:7001 192.168.121.77:7002 192.168.121.88:7003 --cluster-replicas 1