十、 Redis主从复制


概念

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/leader),后者称为从节点(slave/follower);数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点Master以写为主,Slave以读为主

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

主从复制的作用主要包括:

  1. 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
  2. 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
  3. 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
  4. 高可用(集群):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

一般来说,要将Redis运用于工程项目中,只使用一台Redis是万万不能的(可能出现宕机),原因如下:

  • 从结构上,单个Redis服务器会发生单点故障,并目一台服务器需要外理所有的请求负载,压力较大
  • 从容量上,单个Redis服务器内存容量有限,就算一台Redis服务器内存容量为256G,也不能将所有内存用作 Redis 存储内存,一般来说,单台 Redis 最大使用内存不应该超过20G

redis 主从节点 redis主从节点名_数据库

主从复制,读写分离,80%的情况下都是在进行读操作!从而减缓服务器压力!

10.1 环境配置

只配置从库,不用配置主库

# 查看当前库的信息
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master		# 角色
connected_slaves:0		# 从机数
master_replid:7fe5374f1aa7b5458d0cbc354669427b74004054
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:0
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0
  1. 开启四个窗口

redis 主从节点 redis主从节点名_Redis_02

  1. /config/目录下复制三份redis.conf文件
[root@vinjcent bin]# cd config/
[root@vinjcent config]# ls
redis.conf
[root@vinjcent config]# cp redis.conf redis-6379.conf 
[root@vinjcent config]# cp redis.conf redis-6380.conf 
[root@vinjcent config]# cp redis.conf redis-6381.conf 
[root@vinjcent config]# ls
redis-6379.conf  redis-6380.conf  redis-6381.conf  redis.conf
  1. 修改配置文件

修改redis-6379.conf下的logfile "6379.log"dbfilename dump6379.rdb

修改redis-6380.conf下的port 6380pidfile /var/run/redis_6380.pidlogfile "6380.log"dbfilename dump6380.rdb

修改redis-6381.conf下的port 6381pidfile /var/run/redis_6381.pidlogfile "6381.log"dbfilename dump6381.rdb

修改分别对应

  • 端口
  • pid名字
  • log文件名
  • dump.rdb
  1. 启动三个redis进程服务
redis-server config/redis-6379.conf 
redis-server config/redis-6380.conf 
redis-server config/redis-6381.conf 
# 查看进程
ps -ef|grep redis

redis 主从节点 redis主从节点名_数据库_03

10.2 一主二从

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点

一般情况下,只用配置从机

一主(6379)二从(6380、6381)

redis 主从节点 redis主从节点名_redis 主从节点_04

去从机中配置(暂时的主从关系)

127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
127.0.0.1:6381> SLAVEOF 127.0.0.1 6379

# 主机
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2		# 多了从机的数量
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=224,lag=0		# 从机的配置
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=224,lag=1		# 从机的配置
master_replid:3c030bf6e840299eb6ccffb0d98b4b9d3043bd1a
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:224
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:224

redis 主从节点 redis主从节点名_redis_05

真实的主从配置应该在对应配置文件(redis.conf)中配置,这样的话是永久的。修改下面此处即可

redis 主从节点 redis主从节点名_Redis_06

细节

主机可以写,从机不能写!主机中的所有信息和数据,都会自动被从机保存!

redis 主从节点 redis主从节点名_redis_07

redis 主从节点 redis主从节点名_缓存_08

测试:主机断开连接,从机依旧连接到主机,但是没有写操作;这个时候,如果主机回来了,从机依旧可以直接获取到主机写的信息

如果使用的是命令行,来配置主从,这个时候如果断开了一个从机,再去主机设置key,那么再重新启动该从机的时候,就会变回主机,并且读不到由主机写的信息;只要变回了从机,立马就会从主机中获取值

复制原理

Slave 启动成功连接到 Master 后会发送一个 sync 同步命令

Master 接到命令,启动后台的存盘进程,同时收集所有接收到的用于修改数据集命令,在后台进程执行完毕之后,master 将传送整个数据文件到 Slave,并且完成一次完全同步

  • 全量复制:Slave 服务在接收到数据库文件数据后,将其存盘并加载到内存中
  • 增量复制:Master 继续将新的所有收集到的修改命令一次传给 Slave,完成同步

但是只要所是重新连接 Master ,一次完全同步(全量复制)将被自动执行

层层链路

redis 主从节点 redis主从节点名_redis_09

如果没有 Master,从机想成为主机,可以使用SLAVEOF no one让自己变成主机,其它的节点就可以手动连接到最新的这个主节点(手动),如果断开的主机修复了,那就需要重新连接

10.3 哨兵模式

概念

主从切换技术的方法是

当主服务器宕机后,需要手动把一台从服务器切换为主服务器,这就需要人工干预,费时费力,还会造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式,更多时候,我们优先考虑哨兵模式。Redis 从2.8开始正是提供了Sentinel(哨兵)架构来解决这个问题

谋权篡位的自动版,能够后台监控主机是否故障,如果故障了根据投票数自动将从库转为主库

哨兵模式是一种特殊的模式,首先 Redis 提供了哨兵的命令,哨兵是一个独立的进程,作为进程,它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令,等待 Redis 服务器响应,从而监控运行的多个 Redis 实例

redis 主从节点 redis主从节点名_缓存_10

哨兵模式的两个作用

  • 通过发送命令,让 Redis 服务器返回其监控运行状态,包括主服务器和从服务器
  • 当哨兵监测到 Master 宕机,会自动将 Slave 切换成 Master,然后通过发布订阅模式通知其它的从服务器,修改配置文件,让它们切换主机

然而一个哨兵进程对 Redis 服务器进行监控,可能出现问题,为此可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控,这样就形成了多哨兵模式

redis 主从节点 redis主从节点名_redis 主从节点_11

假设主服务器宕机,哨兵1先检测到这个结果,系统并不会马上进行 failover 进程,仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用,这个现象称为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用,并且数量达到一定值时,那么哨兵之间就会进行一次投票,投票的结果由一个哨兵发起,进行 failover [故障转移] 操作。切换成功后,就会通过发布订阅模式,让各个哨兵把自己监控的从服务器实现切换主机,这个过程成为客观下线

测试

一主二从状态下

  1. /config/目录下配置哨兵文件sentinel.conf(手动创建)

redis 主从节点 redis主从节点名_Redis_12

vim sentinel.conf
# sentinel monitor 被监控的名称 host port 1
sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1
# 后面的数字1,代表主机宕机了后,slave投票看让谁接替成为主机,票数最多的,就会成为主机
  1. 启动哨兵
[root@vinjcent bin]# redis-sentinel config/sentinel.conf

redis 主从节点 redis主从节点名_Redis_13

如果 Master (6379)节点断开,这时候就会从从机中随机选择一个服务器(这里面有一个投票算法)

redis 主从节点 redis主从节点名_缓存_14

哨兵日志

redis 主从节点 redis主从节点名_redis_15

如果主机(6379)重新连回,只能归并到新的主机下,作为从机

redis 主从节点 redis主从节点名_redis_16

哨兵模式

优点

  • 哨兵集群,基于主从复制,所有的主从配置优点它都有
  • 主从可以切换,故障可以转移,系统的可用性就会更好
  • 哨兵模式就是主从模式的升级,手动到自动,更加健壮

缺点

  • Redis 不好在线扩容,集群容量一旦到达上限,在线扩容就十分麻烦
  • 实现哨兵模式麻烦,里面有很多选择

哨兵模式的全部配置

### Example sentinel.conf

# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
port 26379
# 哨兵sentinel的工作目录
dir /tmp
# 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port
# master-name	可以自己命名的主节点名字,只能由字母A-z、数字0-9、这三个字符".-_"组成
# quorum 配置多少个sentinel哨兵同意认为master主节点失联,那么这时客观上认为主节点就失联了
# sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
sentinel monitor mymaster mymaster 127.0.0.1 6379 2

# 当在Redis实例中开启了 requirepass foobared 授权密码,这时所有连接 Redis 实例的客户端都要提供密码
# 设置哨兵sentinel 连接主从的密码,注意必须为主从设置一样的验证密码
# sentinel auth-pass <master-name> <password>
sentinel auth-pass mymaster abc-def-123

# 指定多少毫秒之后,主节点没有答应哨兵sentinel,哨兵就会主观认为主节点下线(默认30s)
# sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000

# 这个配置项指定了在发生 failover 主从切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行同步
# 这个数字越小,完成 failover 所需的时间就越长
# 但是如果这个数字越大,就意味着越多的slave因为replication而不可用
# 可以通过将这个值设置为1,来保证每次只有一个slave处于不能处理命令请求的状态
# sentinel parallel-sync <master-name> <numslaves>
sentinel parallel-sync mymaster 1

### 故障转移的超时时间 failover-timeover 可以用在一下这些方面
# 1.当同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间
# 2.当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时
# 3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间
# 4.当进行failover时,配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过,即使过了这个超时,slaves依然会被正确配置为指向master,但是就不按parallel-sync所配置的规则来了
# 默认三分钟
# sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
sentinel failover-timeout mymaster 180000

### SCRIPTS EXECUTION

# 配置当某一事件发生时所需要执行的脚本,可以通过脚本来通知管理员,例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员
# 对于脚本的运行结果有以下的规则:
# 1.若脚本执行后返回1,那么该脚本稍后将会被再次执行,重复次数目前默认为10
# 2.若脚本执行后返回2,或者比2更高的一个返回值,脚本将不会重复执行
# 3.如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被中止了,则同返回值1时的行为相同
# 4.一个脚本的直达执行的时间为60s,如果超过这个时间,脚本将会被一个SIGKILL信号终止,之后重新执行

# 通知型脚本: 当sentinel有任何警告级别的事件发生时(比如说redis实例的主观失效和客观失效等等),将会去调用这个脚本,这时这个脚本应该通过邮件,SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时,将传给脚本两个参数,一个是事件的类型,一个是事件的描述。如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径,那么必须保证这个脚本存在这个路径,并且是可执行的,无法正常启动成功
# 通知脚本
# sentinel notification-script <master-name> <script-path>
sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh

# 客户端重新配置主节点参数脚本
# 当一个master由于failover而发生改变时,这个脚本将会被调用,通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息
# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本
# <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>
# 目前<state>总是 "failover"
# <role>是"leader"或者"observer"中的一个
# 参数 from-ip、from-port、to-ip、to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
# 这个脚本应该是通用的,能被多次调用,不是针对性的
# sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh		# 一般是由运维来配置