Redis中群集三種模式的實現(xiàn)
1. Redis三種模式概述
? Redis群集有三種模式，分別是主從同步/復制、哨兵模式、Cluster，下面會講解一下三種模式的工作方式，以及如何搭建cluster群集
- 主從復制：主從復制是高可用Redis的基礎(chǔ)，哨兵和集群都是在主從復制基礎(chǔ)上實現(xiàn)高可用的。主從復制主要實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的多機備份，以及對于讀操作的負載均衡和簡單的故障恢復。
缺陷：故障恢復無法自動化；寫操作無法負載均衡；存儲能力受到單機的限制。 - 哨兵：在主從復制的基礎(chǔ)上，哨兵實現(xiàn)了自動化的故障恢復。
缺陷：寫操作無法負載均衡；存儲能力受到單機的限制；哨兵無法對從節(jié)點進行自動故障轉(zhuǎn)移，在讀寫分離場景下，從節(jié)點故障會導致讀服務不可用，需要對從節(jié)點做額外的監(jiān)控、切換操作。 - 集群：通過集群，Redis解決了寫操作無法負載均衡，以及存儲能力受到單機限制的問題，實現(xiàn)了較為完善的高可用方案。
2、Redis 主從復制
? 主從復制，是指將一臺Redis服務器的數(shù)據(jù)，復制到其他的Redis服務器。前者稱為主節(jié)點(Master)，后者稱為從節(jié)點(Slave)；數(shù)據(jù)的復制是單向的，只能由主節(jié)點到從節(jié)點。
默認情況下，每臺Redis服務器都是主節(jié)點；且一個主節(jié)點可以有多個從節(jié)點(或沒有從節(jié)點)，但一個從節(jié)點只能有一個主節(jié)點。
2.1 主從復制的作用
- 數(shù)據(jù)冗余：主從復制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的熱備份，是持久化之外的一種數(shù)據(jù)冗余方式。
- 故障恢復：當主節(jié)點出現(xiàn)問題時，可以由從節(jié)點提供服務，實現(xiàn)快速的故障恢復；實際上是一種服務的冗余。
- 負載均衡：在主從復制的基礎(chǔ)上，配合讀寫分離，可以由主節(jié)點提供寫服務，由從節(jié)點提供讀服務（即寫Redis數(shù)據(jù)時應用連接主節(jié)點，讀Redis數(shù)據(jù)時應用連接從節(jié)點），分擔服務器負載；尤其是在寫少讀多的場景下，通過多個從節(jié)點分擔讀負載，可以大大提高Redis服務器的并發(fā)量。
- 高可用基石：除了上述作用以外，主從復制還是哨兵和集群能夠?qū)嵤┑幕A(chǔ)，因此說主從復制是Redis高可用的基礎(chǔ)。
2.2 主從復制流程
（1）若啟動一個Slave機器進程，則它會向Master機器發(fā)送一個“sync command”命令，請求同步連接。
（2）無論是第一次連接還是重新連接，Master機器都會啟動一個后臺進程，將數(shù)據(jù)快照保存到數(shù)據(jù)文件中（執(zhí)行rdb操作），同時Master還會記錄修改數(shù)據(jù)的所有命令并緩存在數(shù)據(jù)文件中。
（3）后臺進程完成緩存操作之后，Master機器就會向Slave機器發(fā)送數(shù)據(jù)文件，Slave端機器將數(shù)據(jù)文件保存到硬盤上，然后將其加載到內(nèi)存中，接著Master機器就會將修改數(shù)據(jù)的所有操作一并發(fā)送給Slave端機器。若Slave出現(xiàn)故障導致宕機，則恢復正常后會自動重新連接。
（4）Master機器收到Slave端機器的連接后，將其完整的數(shù)據(jù)文件發(fā)送給Slave端機器，如果Mater同時收到多個Slave發(fā)來的同步請求，則Master會在后臺啟動一個進程以保存數(shù)據(jù)文件，然后將其發(fā)送給所有的Slave端機器，確保所有的Slave端機器都正常。
2.3 搭建Redis 主從復制
1、搭建Redis 主從復制 ---------------------------------------- Master節(jié)點： 192.168.10.23 Slave1節(jié)點： 192.168.10.14 Slave2節(jié)點： 192.168.10.15 systemctl stop firewalld setenforce 0 2、安裝 Redis ---------------------------- yum install -y gcc gcc-c++ make tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/ wget -p /opt http://download.redis.io/releases/redis-5.0.7.tar.gz cd /opt/redis-5.0.7/ make make PREFIX=/usr/local/redis install cd /opt/redis-5.0.7/utils ./install_server.sh ...... Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/ 3、修改 Redis 配置文件（Master節(jié)點操作） ----------------------------------------------- vim /etc/redis/6379.conf bind 0.0.0.0 #70行，修改監(jiān)聽地址為0.0.0.0 daemonize yes #137行，開啟守護進程 logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件目錄 dir /var/lib/redis/6379 #264行，指定工作目錄 appendonly yes #700行，開啟AOF持久化功能 /etc/init.d/redis_6379 restart 4、修改 Redis 配置文件（Slave節(jié)點操作） ----------------------------------------------------- vim /etc/redis/6379.conf bind 0.0.0.0 #70行，修改監(jiān)聽地址為0.0.0.0 daemonize yes #137行，開啟守護進程 logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件目錄 dir /var/lib/redis/6379 #264行，指定工作目錄 #288行，指定要同步的Master節(jié)點IP和端口 replicaof 192.168.10.23 6379 appendonly yes #700行，開啟AOF持久化功能 /etc/init.d/redis_6379 restart 5、驗證主從效果 -------------------------------- 在Master節(jié)點上看日志： tail -f /var/log/redis_6379.log Replica 192.168.10.14:6379 asks for synchronization Replica 192.168.10.15:6379 asks for synchronization 在Master節(jié)點上驗證從節(jié)點： redis-cli info replication # Replication role:master connected_slaves:2 slave0:ip=192.168.10.18,port=6379,state=online,offset=1246,lag=0 slave1:ip=192.168.10.19,port=6379,state=online,offset=1246,lag=1 驗證：在主上添加一個數(shù)據(jù)，看從上有沒有。
3. Redis 哨兵模式
3.1 Redis 哨兵概述
? 主從切換技術(shù)的方法是：當服務器宕機后，需要手動一臺從機切換為主機，這需要人工干預，不僅費時費力而且還會造成一段時間內(nèi)服務不可用。為了解決主從復制的缺點，就有了哨兵機制。
哨兵的核心功能：在主從復制的基礎(chǔ)上，哨兵引入了主節(jié)點的自動故障轉(zhuǎn)移。
3.2 哨兵模式原理
哨兵(sentinel):是一個分布式系統(tǒng)，用于對主從結(jié)構(gòu)中的每臺服務器進行監(jiān)控，當出現(xiàn)故障時通過投票機制選擇新的 Master并將所有slave連接到新的 Master。所以整個運行哨兵的集群的數(shù)量不得少于3個節(jié)點。
3.3 哨兵模式的作用
- 監(jiān)控：哨兵會不斷地檢查主節(jié)點和從節(jié)點是否運作正常。
- 自動故障轉(zhuǎn)移：當主節(jié)點不能正常工作時，哨兵會開始自動故障轉(zhuǎn)移操作，它會將失效主節(jié)點的其中一個從節(jié)點升級為新的主節(jié)點，并讓其它從節(jié)點改為復制新的主節(jié)點。
- 通知（提醒）：哨兵可以將故障轉(zhuǎn)移的結(jié)果發(fā)送給客戶端。
哨兵結(jié)構(gòu)由兩部分組成，哨兵節(jié)點和數(shù)據(jù)節(jié)點：節(jié)點，不存儲數(shù)據(jù)。
- 哨兵節(jié)點：哨兵系統(tǒng)由一個或多個哨兵節(jié)點組成，哨兵節(jié)點是特殊的redis
- 數(shù)據(jù)節(jié)點：主節(jié)點和從節(jié)點都是數(shù)據(jù)節(jié)點。
3.4 故障轉(zhuǎn)移機制
1.由哨兵節(jié)點定期監(jiān)控發(fā)現(xiàn)主節(jié)點是否出現(xiàn)了故障
每個哨兵節(jié)點每隔1秒會向主節(jié)點、從節(jié)點及其它哨兵節(jié)點發(fā)送一次ping命令做一次心跳檢測。如果主節(jié)點在一定時間范圍內(nèi)不回復或者是回復一個錯誤消息，那么這個哨兵就會認為這個主節(jié)點主觀下線了（單方面的）。當超過半數(shù)哨兵節(jié)點認為該主節(jié)點主觀下線了，這樣就客觀下線了。
2.當主節(jié)點出現(xiàn)故障，此時哨兵節(jié)點會通過Raft算法（選舉算法）實現(xiàn)選舉機制共同選舉出一個哨兵節(jié)點為leader，來負責處理主節(jié)點的故障轉(zhuǎn)移和通知。所以整個運行哨兵的集群的數(shù)量不得少于3個節(jié)點。
3.由leader哨兵節(jié)點執(zhí)行故障轉(zhuǎn)移，過程如下：
- 將某一個從節(jié)點升級為新的主節(jié)點，讓其它從節(jié)點指向新的主節(jié)點；
- 若原主節(jié)點恢復也變成從節(jié)點，并指向新的主節(jié)點；
- 通知客戶端主節(jié)點已經(jīng)更換。
需要特別注意的是，客觀下線是主節(jié)點才有的概念；如果從節(jié)點和哨兵節(jié)點發(fā)生故障，被哨兵主觀下線后，不會再有后續(xù)的客觀下線和故障轉(zhuǎn)移操作。
3.5 主節(jié)點的選舉
- 過濾掉不健康的（已下線的），沒有回復哨兵 ping 響應的從節(jié)點。
- 選擇配置文件中從節(jié)點優(yōu)先級配置最高的。（replica-priority，默認值為100）
- 選擇復制偏移量最大，也就是復制最完整的從節(jié)點。
哨兵的啟動依賴于主從模式，所以須把主從模式安裝好的情況下再去做哨兵模式
3.6 搭建Redis 哨兵模式
1、搭建Redis 哨兵模式 Master節(jié)點：192.168.10.23 Slave1節(jié)點：192.168.10.14 Slave2節(jié)點：192.168.10.15 systemctl stop firewalld setenforce 0 ---------------------------------------- 2、修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有節(jié)點操作） vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf protected-mode no #17行，關(guān)閉保護模式 port 26379 #21行，Redis哨兵默認的監(jiān)聽端口 daemonize yes #26行，指定sentinel為后臺啟動 logfile "/var/log/sentinel.log" #36行，指定日志存放路徑 dir "/var/lib/redis/6379" #65行，指定數(shù)據(jù)庫存放路徑 sentinel monitor mymaster 192.168.10.23 6379 2 #84行，修改 指定該哨兵節(jié)點監(jiān)控192.168.10.23:6379這個主節(jié)點，該主節(jié)點的名稱是mymaster，最后的2的含義與主節(jié)點的故障判定有關(guān)：至少需要2個哨兵節(jié)點同意，才能判定主節(jié)點故障并進行故障轉(zhuǎn)移 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 #113行，判定服務器down掉的時間周期，默認30000毫秒（30秒） sentinel failover-timeout mymaster 180000 #146行，故障節(jié)點的最大超時時間為180000（180秒） -------------------------------------------------------------------------------------------- 3、啟動哨兵模式 先啟master，再啟slave cd /opt/redis-5.0.7/ redis-sentinel sentinel.conf & -------------------------------------------------------------------------------------------- 3、查看哨兵信息 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=192.168.20.23:6379,slaves=2,sentinels=3 -------------------------------------------------------------------------------------------- 4、故障模擬 #查看redis-server進程號： ps -ef | grep redis root 57031 1 0 15:20 ? 00:00:07 /usr/local/bin/redis-server 0.0.0.0:6379 root 57742 1 1 16:05 ? 00:00:07 redis-sentinel *:26379 [sentinel] root 57883 57462 0 16:17 pts/1 00:00:00 grep --color=auto redis #殺死 Master 節(jié)點上redis-server的進程號 kill -9 57031 #Master節(jié)點上redis-server的進程號 #驗證結(jié)果 tail -f /var/log/sentinel.log 23062:X 18 Sep 2025 22:36:04.175 # +monitor master mymaster 192.168.10.23 6379 quorum 2 23062:X 18 Sep 2025 22:36:04.176 * +slave slave 192.168.10.14:6379 192.168.10.14 6379 @ mymaster 192.168.10.23 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:36:04.178 * +slave slave 192.168.10.15:6379 192.168.10.15 6379 @ mymaster 192.168.10.23 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:36:11.142 * +sentinel sentinel 2d97f3ac6e2ca4a7ecdf456264324b519edae80e 192.168.10.14 26379 @ mymaster 192.168.10.23 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:36:13.326 * +sentinel sentinel 0fef2cc38d8db8ccefad0466290bcd1057e16aa9 192.168.10.15 26379 @ mymaster 192.168.10.23 6379 23066:X 18 Sep 2025 22:36:19.027 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo 23066:X 18 Sep 2025 22:36:19.027 # Redis version=5.0.7, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=23066, just started 23066:X 18 Sep 2025 22:36:19.027 # Configuration loaded 23067:X 18 Sep 2025 22:36:19.028 * Increased maximum number of open files to 10032 (it was originally set to 1024). 23067:X 18 Sep 2025 22:36:19.028 # Could not create server TCP listening socket *:26379: bind: Address already in use 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.104 # +sdown master mymaster 192.168.10.23 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.178 # +new-epoch 1 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.179 # +vote-for-leader 0fef2cc38d8db8ccefad0466290bcd1057e16aa9 1 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.560 # +config-update-from sentinel 0fef2cc38d8db8ccefad0466290bcd1057e16aa9 192.168.10.15 26379 @ mymaster 192.168.10.23 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.560 # +switch-master mymaster 192.168.10.23 6379 192.168.10.15 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.561 * +slave slave 192.168.10.14:6379 192.168.10.14 6379 @ mymaster 192.168.10.15 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:37:50.561 * +slave slave 192.168.10.23:6379 192.168.10.23 6379 @ mymaster 192.168.10.15 6379 23062:X 18 Sep 2025 22:38:20.584 # +sdown slave 192.168.10.23:6379 192.168.10.23 6379 @ mymaster 192.168.10.15 6379 ^C -------------------------------------------------------------------------------------------- ##查看master是否被切換 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=192.168.10.14:6379,slaves=2,sentinels=3
4. Redis 群集模式
4.1 Redis 群集概述
? 集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0開始引入的分布式存儲方案。
? 集群由多個節(jié)點(Node)組成，Redis的數(shù)據(jù)分布在這些節(jié)點中。集群中的節(jié)點分為主節(jié)點和從節(jié)點：只有主節(jié)點負責讀寫請求和集群信息的維護；從節(jié)點只進行主節(jié)點數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息的復制。
4.2 集群的作用
集群的作用，可以歸納為兩點：
（1）數(shù)據(jù)分區(qū)：數(shù)據(jù)分區(qū)(或稱數(shù)據(jù)分片)是集群最核心的功能。
集群將數(shù)據(jù)分散到多個節(jié)點，一方面突破了Redis單機內(nèi)存大小的限制，存儲容量大大增加；另一方面每個主節(jié)點都可以對外提供讀服務和寫服務，大大提高了集群的響應能力。
Redis單機內(nèi)存大小受限問題，在介紹持久化和主從復制時都有提及；例如，如果單機內(nèi)存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能導致主進程阻塞，主從環(huán)境下主機切換時可能導致從節(jié)點長時間無法提供服務，全量復制階段主節(jié)點的復制緩沖區(qū)可能溢出。
（2）高可用：集群支持主從復制和主節(jié)點的自動故障轉(zhuǎn)移（與哨兵類似）；當任一節(jié)點發(fā)生故障時，集群仍然可以對外提供服務。
4.3 Redis集群的數(shù)據(jù)分片（重點）
Redis集群引入了哈希槽的概念
Redis集群有16384個哈希槽（編號0-16383）
集群的每個節(jié)點負責一部分哈希槽
每個Key通過CRC16校驗后對16384取余來決定放置哪個哈希槽，通過這個值，去找到對應的插槽所對應的節(jié)點，然后直接自動跳轉(zhuǎn)到這個對應的節(jié)點上進行存取操作
#以3個節(jié)點組成的集群為例：
- 節(jié)點A包含0到5460號哈希槽
- 節(jié)點B包含5461到10922號哈希槽
- 節(jié)點C包含10923到16383號哈希槽
#Redis集群的主從復制模型
集群中具有A、B、C三個節(jié)點，如果節(jié)點B失敗了，整個集群就會因缺少5461-10922這個范圍的槽而不可以用。
為每個節(jié)點添加一個從節(jié)點A1、B1、C1整個集群便有三個Master節(jié)點和三個slave節(jié)點組成，在節(jié)點B失敗后，集群選舉B1位為的主節(jié)點繼續(xù)服務。當B和B1都失敗后，集群將不可用。
4.2 搭建Redis 群集
1、搭建Redis 群集模式 ----------------------------------------
redis的集群一般需要6個節(jié)點，3主3從。方便起見，這里所有節(jié)點在同一臺服務器上模擬：
以端口號進行區(qū)分：3個主節(jié)點端口號：6001/6002/6003，對應的從節(jié)點端口號：6004/6005/6006。
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
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
2、#開啟群集功能：
#其他5個文件夾的配置文件以此類推修改，注意6個端口都要不一樣。
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1 #69行，注釋掉bind 項，默認監(jiān)聽所有網(wǎng)卡
protected-mode no #88行，修改，關(guān)閉保護模式
port 6001 #92行，修改，redis監(jiān)聽端口，
daemonize yes #136行，開啟守護進程，以獨立進程啟動
cluster-enabled yes #832行，取消注釋，開啟群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf #840行，取消注釋，群集名稱文件設(shè)置
cluster-node-timeout 15000 #846行，取消注釋群集超時時間設(shè)置
appendonly yes #700行，修改，開啟AOF持久化
3、#啟動redis節(jié)點
分別進入那六個文件夾，執(zhí)行命令：redis-server redis.conf ，來啟動redis節(jié)點
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis
4、#啟動集群
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
#六個實例分為三組，每組一主一從，前面的做主節(jié)點，后面的做從節(jié)點。下面交互的時候 需要輸入 yes 才可以創(chuàng)建。
--replicas 1 表示每個主節(jié)點有1個從節(jié)點。
5、#測試群集
redis-cli -p 6001 -c #加-c參數(shù)，節(jié)點之間就可以互相跳轉(zhuǎn)
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看節(jié)點的哈希槽編號范圍
1) 1) (integer) 5461
2) (integer) 10922 #哈希槽編號范圍
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6003 #主節(jié)點IP和端口號
3) "fdca661922216dd69a63a7c9d3c4540cd6baef44"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6004 #從節(jié)點IP和端口號
3) "a2c0c32aff0f38980accd2b63d6d952812e44740"
2) 1) (integer) 0
2) (integer) 5460
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6001
3) "0e5873747a2e26bdc935bc76c2bafb19d0a54b11"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6006
3) "8842ef5584a85005e135fd0ee59e5a0d67b0cf8e"
3) 1) (integer) 10923
2) (integer) 16383
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6002
3) "816ddaa3d1469540b2ffbcaaf9aa867646846b30"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6005
3) "f847077bfe6722466e96178ae8cbb09dc8b4d5eb"
#設(shè)置數(shù)據(jù)
127.0.0.1:6001> set name zhangsan
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6003
OK
127.0.0.1:6001> cluster keyslot name #查看name鍵的槽編號
redis-cli -p 6006 -c
127.0.0.1:6004> keys * #對應的slave節(jié)點也有這條數(shù)據(jù)，但是別的節(jié)點沒有
1) "name"
總結(jié)
1、reids 主從復制是一種數(shù)據(jù)同步一個機制，主服務器數(shù)據(jù)的修改會實時同步到從服務器上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)備份和讀寫分離
2、redis哨兵是一個用于管理多個redis服務器的系統(tǒng)，它提供了監(jiān)控、通知、自動故障遷移和配置提供的功能點，以實現(xiàn)reids高可用性
3、redis集群是一個提供高性能 、 高可用 、數(shù)據(jù)分片和故障轉(zhuǎn)移特性的一個分布式數(shù)據(jù)庫解決方案，但不支持多鍵操作和鍵的重命名
到此這篇關(guān)于Redis中群集三種模式的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Redis 群集模式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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