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Redis?搭建主從集群的操作指南

 更新時(shí)間:2023年08月04日 11:17:00   作者:我有一顆五葉草  
單節(jié)點(diǎn)的?Redis?并發(fā)能力有限,要進(jìn)一步提高?Redis?的并發(fā)能力,就需要搭建主從集群,實(shí)現(xiàn)讀寫分離,這篇文章主要給大家介紹了Redis搭建主從集群的操作指南,需要的朋友可以參考下

1. 主從集群架構(gòu)

集群架構(gòu)

共包含三個(gè)節(jié)點(diǎn),一個(gè)主節(jié)點(diǎn),兩個(gè)從節(jié)點(diǎn)。這里我們會(huì)在同一臺(tái)虛擬機(jī)中開(kāi)啟3個(gè)redis實(shí)例,模擬主從集群,信息如下:

IPPORT角色
192.168.150.1017001master
192.168.150.1017002slave
192.168.150.1017003slave

注:192.168.150.101 為redis所在虛擬機(jī)或者服務(wù)器的 ip 。

1.1 準(zhǔn)備實(shí)例和配置

要在同一臺(tái)虛擬機(jī)開(kāi)啟3個(gè)實(shí)例,必須準(zhǔn)備三份不同的配置文件和目錄,配置文件所在目錄也就是工作目錄。1)創(chuàng)建目錄我們創(chuàng)建三個(gè)文件夾,名字分別叫7001、7002、7003:

# 進(jìn)入/tmp目錄
cd /tmp
# 創(chuàng)建目錄
mkdir 7001 7002 7003

如下圖:

image.png

2)恢復(fù)原始配置

修改redis-6.2.4/redis.conf文件,將其中的持久化模式改為默認(rèn)的RDB模式,AOF保持關(guān)閉狀態(tài)。

# 開(kāi)啟RDB
# save ""
save 3600 1
save 300 100
save 60 10000
# 關(guān)閉AOF
appendonly no

3)拷貝配置文件到每個(gè)實(shí)例目錄

然后將redis-6.2.4/redis.conf文件拷貝到三個(gè)目錄中(在/tmp目錄執(zhí)行下列命令):

# 方式一:逐個(gè)拷貝
cp redis-6.2.4/redis.conf 7001
cp redis-6.2.4/redis.conf 7002
cp redis-6.2.4/redis.conf 7003
# 方式二:管道組合命令,一鍵拷貝
echo 7001 7002 7003 | xargs -t -n 1 cp redis-6.2.4/redis.conf

4)修改每個(gè)實(shí)例的端口、工作目錄

修改每個(gè)文件夾內(nèi)的配置文件,將端口分別修改為7001、7002、7003,將rdb文件保存位置都修改為自己所在目錄(在/tmp目錄執(zhí)行下列命令):

sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7001\//g' 7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7002\//g' 7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7003\//g' 7003/redis.conf

注意上面的命可能不會(huì)改成功!

5)修改每個(gè)實(shí)例的聲明IP

虛擬機(jī)本身有多個(gè)IP,為了避免將來(lái)混亂,我們需要在redis.conf文件中指定每一個(gè)實(shí)例的綁定ip信息,格式如下:

# redis實(shí)例的聲明 IP
replica-announce-ip 192.168.150.101

每個(gè)目錄都要改,我們一鍵完成修改(在/tmp目錄執(zhí)行下列命令):

# 逐一執(zhí)行
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7003/redis.conf
# 或者一鍵修改
printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' {}/redis.conf

1.2 啟動(dòng)

為了方便查看日志,我們打開(kāi)3個(gè)ssh窗口,分別啟動(dòng)3個(gè)redis實(shí)例,啟動(dòng)命令:

# 第1個(gè)
redis-server 7001/redis.conf
# 第2個(gè)
redis-server 7002/redis.conf
# 第3個(gè)
redis-server 7003/redis.conf

啟動(dòng)后:

image-20210630183914491.png

如果要一鍵停止,可以運(yùn)行下面命令:

printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown

1.3 開(kāi)啟主從關(guān)系

現(xiàn)在三個(gè)實(shí)例還沒(méi)有任何關(guān)系,要配置主從可以使用replicaof 或者 slaveof(5.0以前)命令。有臨時(shí)和永久兩種模式:

  • 修改配置文件(永久生效)
    • 在redis.conf中添加一行配置:slaveof <masterip> <masterport>
  • 使用redis-cli客戶端連接到redis服務(wù),執(zhí)行slaveof命令(重啟后失效):
slaveof <masterip> <masterport>

注意:在5.0以后新增命令replicaof,與salveof效果一致。

這里我們?yōu)榱搜菔痉奖悖褂梅绞蕉?/p>

通過(guò)redis-cli命令連接7002,執(zhí)行下面命令:

# 連接 7002
redis-cli -p 7002
# 執(zhí)行slaveof
slaveof 192.168.150.101 7001

通過(guò)redis-cli命令連接7003,執(zhí)行下面命令:

# 連接 7003
redis-cli -p 7003
# 執(zhí)行slaveof
slaveof 192.168.150.101 7001

然后連接 7001節(jié)點(diǎn),查看集群狀態(tài):

# 連接 7001
redis-cli -p 7001
# 查看狀態(tài)
info replication

結(jié)果:

image.png

1.4 測(cè)試

執(zhí)行下列操作以測(cè)試:

  • 利用redis-cli連接7001,執(zhí)行set num 123
  • 利用redis-cli連接7002,執(zhí)行g(shù)et num,再執(zhí)行set num 666
  • 利用redis-cli連接7003,執(zhí)行g(shù)et num,再執(zhí)行set num 888

可以發(fā)現(xiàn),只有在7001這個(gè)master節(jié)點(diǎn)上可以執(zhí)行寫操作,7002 和 7003 這兩個(gè) slave 節(jié)點(diǎn)只能執(zhí)行讀操作。

2. 主從同步原理

2.1 全量同步

主從第一次建立連接時(shí),會(huì)執(zhí)行全量同步,將 master 節(jié)點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)都拷貝給 slave 節(jié)點(diǎn),流程:

image-20210725152222497.png

這里有一個(gè)問(wèn)題,master如何得知salve是第一次來(lái)連接呢??有幾個(gè)概念,可以作為判斷依據(jù):

  • Replication Id:簡(jiǎn)稱replid,是數(shù)據(jù)集的標(biāo)記,id一致則說(shuō)明是同一數(shù)據(jù)集。每一個(gè) master 都有唯一的 replid,slave 則會(huì)繼承 master 節(jié)點(diǎn)的 replid
  • offset:偏移量,隨著記錄在repl_baklog中的數(shù)據(jù)增多而逐漸增大。slave完成同步時(shí)也會(huì)記錄當(dāng)前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset,說(shuō)明slave數(shù)據(jù)落后于master,需要更新。

因此slave做數(shù)據(jù)同步,必須向master聲明自己的replication id 和offset,master才可以判斷到底需要同步哪些數(shù)據(jù)。

因?yàn)閟lave原本也是一個(gè)master,有自己的replid和offset,當(dāng)?shù)谝淮巫兂蓅lave,與master建立連接時(shí),發(fā)送的replid和offset是自己的replid和offset。master判斷發(fā)現(xiàn)slave發(fā)送來(lái)的replid與自己的不一致,說(shuō)明這是一個(gè)全新的slave,就知道要做全量同步了。

master會(huì)將自己的replid和offset都發(fā)送給這個(gè)slave,slave保存這些信息。以后slave的replid就與master一致了。

因此,master判斷一個(gè)節(jié)點(diǎn)是否是第一次同步的依據(jù),就是看replid是否一致。

如圖:

image-20210725152700914.png

完整流程描述:

  • slave節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求增量同步
  • master節(jié)點(diǎn)判斷replid,發(fā)現(xiàn)不一致,拒絕增量同步
  • master將完整內(nèi)存數(shù)據(jù)生成RDB,發(fā)送RDB到slave
  • slave清空本地?cái)?shù)據(jù),加載master的RDB
  • master將RDB期間的命令記錄在repl_baklog,并持續(xù)將log中的命令發(fā)送給slave
  • slave執(zhí)行接收到的命令,保持與master之間的同步

2.2 增量同步

全量同步需要先做RDB,然后將RDB文件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸個(gè)slave,成本太高了。因此除了第一次做全量同步,其它大多數(shù)時(shí)候slave與master都是做增量同步

什么是增量同步?就是只更新slave與master存在差異的部分?jǐn)?shù)據(jù)。如圖:

image-20210725153201086.png

那么 master 怎么知道 slave 與自己的數(shù)據(jù)差異在哪里呢?

repl_backlog原理

master怎么知道slave與自己的數(shù)據(jù)差異在哪里呢?

這就要說(shuō)到全量同步時(shí)的repl_baklog文件了。

這個(gè)文件是一個(gè)固定大小的數(shù)組,只不過(guò)數(shù)組是環(huán)形,也就是說(shuō)角標(biāo)到達(dá)數(shù)組末尾后,會(huì)再次從0開(kāi)始讀寫,這樣數(shù)組頭部的數(shù)據(jù)就會(huì)被覆蓋。

repl_baklog中會(huì)記錄Redis處理過(guò)的命令日志及offset,包括master當(dāng)前的offset,和slave已經(jīng)拷貝到的offset:

image-20210725153359022.png

slave與master的offset之間的差異,就是salve需要增量拷貝的數(shù)據(jù)了。

隨著不斷有數(shù)據(jù)寫入,master的offset逐漸變大,slave也不斷的拷貝,追趕master的offset:

image-20210725153524190.png

直到數(shù)組被填滿:

image-20210725153715910.png

此時(shí),如果有新的數(shù)據(jù)寫入,就會(huì)覆蓋數(shù)組中的舊數(shù)據(jù)。不過(guò),舊的數(shù)據(jù)只要是綠色的,說(shuō)明是已經(jīng)被同步到slave的數(shù)據(jù),即便被覆蓋了也沒(méi)什么影響。因?yàn)槲赐降膬H僅是紅色部分。

但是,如果slave出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)阻塞,導(dǎo)致master的offset遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了slave的offset:

image-20210725153937031.png

如果master繼續(xù)寫入新數(shù)據(jù),其offset就會(huì)覆蓋舊的數(shù)據(jù),直到將slave現(xiàn)在的offset也覆蓋:

image-20210725154155984.png

棕色框中的紅色部分,就是尚未同步,但是卻已經(jīng)被覆蓋的數(shù)據(jù)。此時(shí)如果slave恢復(fù),需要同步,卻發(fā)現(xiàn)自己的offset都沒(méi)有了,無(wú)法完成增量同步了。只能做全量同步。

image-20210725154216392.png

2.3 主從同步優(yōu)化

主從同步可以保證主從數(shù)據(jù)的一致性,非常重要。

可以從以下幾個(gè)方面來(lái)優(yōu)化Redis主從就集群:

  • 在master中配置repl-diskless-sync yes啟用無(wú)磁盤復(fù)制,避免全量同步時(shí)的磁盤IO(適用于網(wǎng)絡(luò)好、磁盤慢 的場(chǎng)景)。
  • Redis單節(jié)點(diǎn)上的內(nèi)存占用不要太大,減少RDB導(dǎo)致的過(guò)多磁盤IO。
  • 適當(dāng)提高 repl_baklog 的大小,發(fā)現(xiàn) slave 宕機(jī)時(shí)盡快實(shí)現(xiàn)故障恢復(fù),盡可能避免全量同步。
  • 限制一個(gè)master上的slave節(jié)點(diǎn)數(shù)量,如果實(shí)在是太多slave,則可以采用主-從-從鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu),減少master壓力。

主從從架構(gòu)圖:

主從架構(gòu)圖

小結(jié)

簡(jiǎn)述全量同步和增量同步區(qū)別?

全量同步:master將完整內(nèi)存數(shù)據(jù)生成RDB,發(fā)送RDB到slave。后續(xù)命令則記錄在repl_baklog,逐個(gè)發(fā)送給slave。增量同步:slave提交自己的offset到master,master獲取repl_baklog中從offset之后的命令給slave

什么時(shí)候執(zhí)行全量同步?

slave節(jié)點(diǎn)第一次連接master節(jié)點(diǎn)時(shí)slave節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)間太久,repl_baklog中的offset已經(jīng)被覆蓋時(shí)

什么時(shí)候執(zhí)行增量同步?

slave節(jié)點(diǎn)斷開(kāi)又恢復(fù),并且在repl_baklog中能找到offset時(shí)

以上就是Redis 搭建主從集群的操作指南的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Redis搭建主從集群的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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