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一. Redis 主从复制
1. 介绍
2. 作用
3. 流程
4. 搭建 Redis 主从复制
安装redis
修改 master 的Redis配置文件
修改 slave 的Redis配置文件
验证主从效果
二. Redis 哨兵模式
1. 介绍
2. 原理
3. 哨兵模式的作用
4. 工作流程
4.1 故障转移机制
4.2 主节…目录
一. Redis 主从复制
1. 介绍
2. 作用
3. 流程
4. 搭建 Redis 主从复制
安装redis
修改 master 的Redis配置文件
修改 slave 的Redis配置文件
验证主从效果
二. Redis 哨兵模式
1. 介绍
2. 原理
3. 哨兵模式的作用
4. 工作流程
4.1 故障转移机制
4.2 主节点的选举
5. 搭建Redis哨兵模式
修改哨兵模式的配置文件所有节点操作
先启动master,在启动slave
故障模拟
三. Redis 集群模式
1. 介绍
2. 集群的作用
3. Redis集群的数据分片 4. 哨兵和集群模式的区别
Redis Sentinel哨兵模式
Redis Cluster集群模式
5. 集群的搭建 redis 群集有三种模式分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster下面会讲解一下三种模式的工作方式以及如何搭建cluster群集
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. 介绍
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. 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. 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
实验准备
Master节点192.168.44.60
Slave1节点192.168.44.50
Slave2节点192.168.44.40
安装redis
先关闭防火墙和核心防护 改名方便区分 编译安装 Redis
yum install -y gcc gcc-c maketar zxvf redis-5.0.7.tar.gzcd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX/usr/local/redis installcd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh 修改 master 的Redis配置文件
vim /etc/redis/6379.conf redis.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.log #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 修改完之后重启服务 修改 slave 的Redis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
daemonize yes #137行开启守护进程
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 192.168.10.23 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 验证主从效果 主 去从里面看看 主从复制成功
二. Redis 哨兵模式
1. 介绍
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。
哨兵模式的组成
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。
2. 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。
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
注意
在部署Redis哨兵集群时推荐将哨兵节点部署在独立的主机或虚拟机上这样可以避免由于主机故障导致哨兵失效的情况发生更好地确保整个Redis系统的高可用性。
4. 工作流程 1. 哨兵对主从复制集群进行监控监控对象“所有redis数据节点” 2. 哨兵与哨兵之间进行相互监控监控的对象:哨兵彼此 3. 监控目的 3.1 哨兵与哨兵之间的监控目的检测彼此的存活状态 3.2 哨兵监控所有的redis数据库的目的:为了实现故障自动故障切换 故障切换原理 ① 当master 挂掉哨兵会及时发现发现之后进行投票机制选举出一个新的master服务器一定是奇数) ② 完成salve --- master的从向主进行切换 ③ 完成其他的从服务器对新的master配置
4.1 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。
4.2 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。
5. 搭建Redis哨兵模式
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
实验准备
Master节点192.168.44.60
Slave1节点192.168.44.50
Slave2节点192.168.44.40
修改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 192.168.44.60 6379 2 #84行修改 指定该哨兵节点监控192.168.44.60:6379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30000毫秒30秒
sentinel failover-timeout mymaster 180000 #146行故障节点的最大超时时间为180000180秒 上面有错误 先启动master,在启动slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf 查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info sentinel 故障模拟
杀死 Master 节点上redis-server的进程号 检测方式一 这段日志来自于Redis Sentinel节点编号56804记录了一次Redis主节点故障检测与自动故障转移的过程56804:X 03 Apr 2024 16:52:25.978 # sdown master mymaster 192.168.44.60 6379Sentinel节点检测到名为mymaster的主节点IP地址192.168.44.60端口6379处于主观下线Subjectively Downsdown状态即Sentinel自身认为主节点不可达。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.004 # new-epoch 1Sentinel进入一个新的纪元epoch这是一个内部版本号用于协调故障转移时的决策。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.006 # vote-for-leader 3eb68db436bf63803327049b916fc756dabed360 1Sentinel节点投票选举ID为3eb68db436bf63803327049b916fc756dabed360的Sentinel为领导者进行故障转移操作。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.042 # odown master mymaster 192.168.44.60 6379 #quorum 3/2主节点被标记为客观下线Objectively Downodown这是因为至少有三个Sentinelquorum同意主节点不可达。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.042 # Next failover delay: I will not start a failover before Wed Apr 3 16:58:26 2024Sentinel决定延迟故障转移操作不会在指定时间之前触发failover。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.513 # config-update-from sentinel 3eb68db436bf63803327049b916fc756dabed360 192.168.44.40 26379 mymaster 192.168.44.60 6379Sentinel接收到领导者的配置更新原主节点已被确定下线。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.513 # switch-master mymaster 192.168.44.60 6379 192.168.44.40 6379完成故障转移原主节点192.168.44.60:6379更换为新的主节点192.168.44.40:6379。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.513 * slave slave 192.168.44.50:6379 192.168.44.50 6379 mymaster 192.168.44.40 6379Sentinel识别到现有从节点192.168.44.50:6379已开始跟随新的主节点192.168.44.40:6379。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:26.513 * slave slave 192.168.44.60:6379 192.168.44.60 6379 mymaster 192.168.44.40 6379旧主节点192.168.44.60:6379也被重新配置为从节点并开始追随新的主节点。
56804:X 03 Apr 2024 16:52:56.562 # sdown slave 192.168.44.60:6379 192.168.44.60 6379 mymaster 192.168.44.40 6379在故障转移之后Sentinel再次报告旧主节点现为从节点192.168.44.60:6379主观下线意味着它在此刻又被Sentinel监测为不可达。
总结来说上述日志描述了一个Redis Sentinel集群监测到主节点故障、发起投票、达成共识后自动进行故障转移、并重新配置从节点的过程。在故障转移之后原来的一个从节点现已成为新的主节点继续提供服务而旧主节点则暂时失去了联系。
检测方式二
查看哨兵信息 三. Redis 集群模式
1. 介绍
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。
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。
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 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
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. 哨兵和集群模式的区别
Redis Sentinel哨兵和Redis Cluster集群是两种不同的Redis高可用和扩展解决方案它们之间的主要区别如下
Redis Sentinel哨兵模式 功能 高可用性哨兵模式主要用于实现Redis主从结构的高可用性它通过多个Sentinel实例监控主服务器和从服务器的运行状态。故障转移当主服务器出现故障时Sentinel能自动检测到并执行故障转移操作将一个从服务器提升为主服务器并通知其他的客户端和服务端更新配置。监控与通知Sentinel持续监控Redis实例可以发送警告或通知给管理员。 架构 中心化管理虽然Sentinel自身可以构成集群以避免单点故障但它对Redis主从集群的管理是集中式的。不支持自动分片Sentinel模式下的Redis实例仍然采用主从复制的方式数据不会自动分布在不同节点上所有数据集中在一个主服务器下及其从服务器。 扩展性 有限扩展Sentinel提高了Redis的可用性但并不直接解决容量扩展问题因为所有的数据存储仍在单一的主服务器或者其从服务器中。
Redis Cluster集群模式 功能 分布式存储Cluster模式下Redis的数据被分片shard存储在多个节点上每个节点都能独立处理请求提供了真正的水平扩展能力。高可用性每个分片都有自己的主从结构同样支持自动故障转移使得整个集群有较高的可用性。数据分区Cluster通过哈希槽hash slot机制进行数据的自动分片客户端可以根据key计算出对应的slot进而找到负责该数据的节点。 架构 去中心化Redis Cluster采用了去中心化的架构集群中的每个节点都知晓集群的整体视图无需单独的协调者服务。多主架构Cluster内部可以包含多个主节点每个主节点都有对应的从节点形成多个主从结构。 扩展性 易于扩展随着数据量的增长可以通过添加更多节点动态地增加集群的容量同时集群还能自动重新分配槽以达到负载均衡。
总结来说Redis Sentinel更适合对高可用性有要求但数据量不太大、不需要水平扩展的应用场景而Redis Cluster则适合大数据量、高并发访问以及需要水平扩展能力的应用环境。在选择使用哪一种模式时需要根据业务的实际需求如数据规模、并发量、响应速度和运维复杂度等因素综合考量。 5. 集群的搭建
真实生产环境中redis的cluster集群至少需要六台服务器才能实现 如果因为电脑性能问题,可以尝试redis多实例部署
实验准备 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。
先安装redis
创建目录用于存放对应端口为6001到6006的Redis集群节点的配置文件和其他相关数据 为Redis集群的6个节点分别准备配置文件和启动所需的二进制文件 开启群集功能并注意修改配置文件
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 修改其他几个 其它同理 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
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done或者一个一个开
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf 启动群集
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 才可以创建。
--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。 测试群集
redis-cli -p 6001 -c
#集群模式要求用物理网卡登录
#加-c参数节点之间就可以互相跳转127.0.0.1:6001 cluster slots
#查看集群的hash槽和主从关系
#查看节点的哈希槽编号范围 - Redirected to slot [8455] located at 127.0.0.1:6002
表示客户端尝试访问的某个键key被映射到了槽slot5798上而槽5798所在的位置是本地主机的127.0.0.1端口号为6002的Redis节点。 127.0.0.1:6001 cluster keyslot name
#查看name键的槽编号 总结
主从复制总结
redis主从复制 是为了数据冗余和读写分离
在这两种模式中有两种角色主节点master和从节点slave主节点负责处理写的操作并将数据更改复制到一个或多个从节点。 这样我们的主节点负载减轻从节点可以提供数据读取服务实现读写分离如果主节点停止服务从节点之一可以立即接管主节点的角色再继续提供服务 具体流程如下 1、从节点启动成功连接主节点后发送一个sync命令
2、主节点接受到sync的命令后开始在后台保存快照同时,它也开始记录接收到rsnc后所有执行写的命令快照完成后会将这个快照文件发送给从节点。
3、从节点收到快照文件之后开始载入并持续接受主节点发送过来的新的写命令执行
总的来说 通过主从复制redis 能够实现数据的备份master 产生的数据能slave备份负责均衡读操作可以分摊到slave上去和高可用master宕机后可以由slave进行故障切换
redis 哨兵机制 哨兵是一个高可用的行解决方案 官方认可 默认模式
1、监控redis 哨兵 会持续监控master和slave实例是否正常运行
2、通知如某个redis实例有问题哨兵可以通过API向管理员或者其他应用发信通知
3、自动故障转移如果master节点不工作哨兵会开始故障转移的过程选择一个slave节点晋升为新的master其他剩余slave的节点会被重新配置为信的master节点的slave
4、配置提供服务:客户端可以使用哨兵来查询被认证的master节点该master节点的目录所有的slave节点 redis 哨兵是一个用于管理多个reids服务的系统它提供监控、通知、自动故障转移、配置提供服务的功能以实现redis高可用性
redis cluster 集群模式
1) 数据分片2) 故障转移3) 高性能4) 高可用
redis集群是一个提供高性能高可用数据分片故障转移据式
