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Redis主从复制、哨兵模式、集群

2022-06-13 04:21:00 【做个超努力的小奚】

1、Redis主从复制

1.1、定义

主从复制：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。

1.2、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：在主从复制基础上，配合读写分离，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：除此之外，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。

1.3、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。

1.4、实验

1.4.1、redis主节点7-7 192.168.80.30

安装redis

修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf

70 bind 0.0.0.0      (生产环境绑定物理地址)
700 appendonly yes

/etc/init.d/redis_6379 restart

1.4.2、redis从节点7-4 192.168.80.10

1、安装redis

2、修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf

70 bind 0.0.0.0
700 appdendonly yes
288 replicaof 192.168.80.30 6379  (主节点IP)

3、开启
scp /etc/redis/6379.conf 192.168.80.20:/etc/redis    ##配置文件复制到第二个从节点
/etc/init.d/redis_6379 restart

1.4.3、redis从节点7-5 192.168.80.20

1、安装redis

2、修改配置文件
vim /etc/redis/6379.conf

70 bind 0.0.0.0
700 appdendonly yes
288 replicaof 192.168.80.30 6379  (主节点IP)

/etc/init.d/redis_6379 restart

3、开启
redis-cli
info replication  查看状态
写数据

1.4.4、验证

1、主节点
tail -f /var/log/redis_6379.log  查看日志
redis-cli
127.0.0.1:6379> info replication   查看状态
set name yxp

2、从两个节点上验证从节点:
redis-cli
get name   查看数据

2、哨兵模式

2.1、定义

哨兵模式的诞生是为了解决主从复制的缺点，即当服务器宕机后，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。

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。且只对主节点负责

2.2、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。

哨兵结构组成：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（奇数>=3）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。

2.3、故障转移机制

1.哨兵节点定期监控及发现主节点是否出现故障
每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次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1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1个哨兵节点为1eader,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1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

#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。
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

2.4、实验（基于主从复制）

实验限制，哨兵节点基于三个数据节点（主从节点），生产环境还至少需要三台节点服务器

-----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/1og/sentinel.1og"     #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 192.168.80.30 6379 2   
#84行，修改指定该哨兵节点监控192.168.80.30:6379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 30000 
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30005毫秒(30秒 )
sentinel failover-timeout mymaster 180000   
#146行，同一个sentine1对同1个master两次failover之间的间隔时间(180秒)

从节点备份，以便于做第三题
cd /opt/redis-5.0.7/
cp sentinel.conf{,.bak}

-----启动哨兵模式-----
先启master,再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &   ##后台启动

-----查看主节点哨兵信息--------
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=192.168.80.30:6379,slaves=2,sentinels=1

-----故障模拟（主节点）--------------
#查看redis-server进程号:
ps -ef I grep redis
#杀死Master进程
kill -9 9159
##另开终端查看日志变化
tail -f /var/log/seninel.log

3、Redis集群模式

3.1、集群定义

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。

3.2、集群作用

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。

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。

3.3、集群模式的数据分片

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

3.4、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位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。

3.5、实验

####一台模式六台，开6线程，准备八核处理
1、创建子文件
cd /etc/redis
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}  

2、利用脚本把所需文件传到子文件里面
cd /opt
vim copy.sh
----------
#! /bin/bash
for i in {1..6}
do
  cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf  /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
  cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done

sh copy.sh

3、检查
cd /opt/redis/redis6001
ls

4、修改子文件夹里的配置文件
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001.
vim redis. conf
#bind 127.0.0.1         #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

5、利用脚本把配置文件复制到其他子文件夹里，修改92行和840行端口
cd /opt
vim conf.sh
------------
#! /bin/bash
for i in {2..6}
do
  \cp -f /etc/redis/redis-cluster/redis6001/redis.conf /etc/redis-cluster/redis600$i
done

7、利用脚本启动配置文件
cd /opt
vim start.sh
---------------
#！ /bin/bash
for i in {1..6}
do
  cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
  ./redis-server redis.conf
done

bash ./start.sh

8、加入集群之中
redis-cli --cluster create 192.168.80.30:6001 192.168.80.30:6002 192.168.80.30:6003 192.168.80.30:6004 192.168.80.30:6005 192.168.80.30:6006 --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才可以创建。
--replicas 1表示每个主节点有1个从节点。

8、测试集群
redis-cli -p 6001 -c    #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots    #查看节点的哈希槽编号范围
127.0.0.1:6001> set name xikai   #测试
127.0.0.1:6001> cluster keyslot name 查看键所在哈希槽