redis集群三种模式
redis群集有三种模式，分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster
- 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，Rdis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。
主从复制
主从复制原理
- 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。
主从复制作用
- 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。
主从复制流程
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
搭建主从复制
安装Redis服务
三台服务器同样配置
#关闭防火墙与增强机制
systemctl stop firewalld
setenforce0
#安装依赖包
yum install -y gcc gcc-c++ make
#安装Redis
cd /opt
tar xf redis-5.0.7.tar.gz
或者
wget -p /opt http://download.redis.io/releases/redis-5.0.9.tar.qz
cd redis-5.0.7/
make #编译
make PREFIX=/usr/local/redis install #指定安装路径
cd utils/
./install_server.sh #执行完脚本配置后，redis服务即启动修改路径/usr/local/redis/bin/redis-server
#创建软连接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
ln -s /etc/init.d/redis_6379 /usr/local/bin/redis #将启动服务软连接到全局，可以直接使用redis命令启动程序修改Redis配置文件(Master节点操作)
（1）#修改master主配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行，注释掉bind项，或修改为0.0.0.0,默认监听所有网卡
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
（2）#重启redis
/etc/init.d/redis_6379 restart修改Redis配置文件(Slave节点操作)
（1）#修改slave1节点、slave2节点配置文件，slave1和slave2修改步骤相同
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 192.168.74.128 6379 #287行，取消注释并指定要同步的Master节点IP和端口
appendonly yes #700行，开启AOF持久化功能
（2）#重启slave1节点和slave2节点redis服务
/etc/init.d/redis_6379 restart验证主从效果
#在Master节点上看日志:
tail -f /var/log/redis_6379.log
#在Master节点上验证从节点:
redis-cli info replication
#创建数据验证
##在master创建数据
set name yxp
##在从节点上查看
get name
哨兵模式
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。
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。
哨兵结构由两部分组成，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。
故障转移机制
- 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—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。 - 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。
- 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。
主节点选举
- 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。
哨兵模式配置
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
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
17 protected-mode no #关闭保护模式
21 port 26379 #Redis哨兵默认的监听端口
26 daemonize yes #指定sentinel为后台启动
36 logfile "/var/log/sentinel.log" #指定日志存放路径
65 dir "/var/lib/redis/6379" #指定数据库存放路径
84 sentinel monitor mymaster 192.168.48.11 6379 2 #指定该哨兵节点监控192.168.48.11:6379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
113 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 #判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒(30秒)
146 sentinel failover-timeout mymaster 180000 #146行，故障节点的最大超时时间为180000 (180秒 )
#保存配置文件
#先启动master，再启动slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel模拟故障
#在Master 上查看redis-server进程号:
ps -ef | grep redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 10602 #Master节点上redis-server的进程号
#验证master是转换至从服务器
tail -f /var/log/sentinel.log
#在Slave上查看是否转换成功
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
小结：
哨兵模式基于主从复制，但主从复制在单点故障后无法自动恢复，导致服务无法实现高可用性；哨兵模式基于主从复制基础之上，添加哨兵节点检测，当master宕机后，哨兵节点会通过投票选举方式，选举出新的master服务，保证服务的高可用性
Redis集群模式
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。
集群的作用
- 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。
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。 - 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。
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
搭建Redis集群模式
Redis集群一般需要6个节点，3主3从。
使用一个服务器，模拟三主三从
#在当前服务器配置6个redis服务
cd /etc/redis/
mkdir -p /etc/redis/redis-cluster/redis600{1..6}
#一键复制 6001~6006 脚本
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
cd redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
69 #bind 127.0.0.1 #将其注释，即监听所有端口
88 protected-mode no #关闭保护模式
92 port 6001 #为了区分，将端口更改，6个不能相同
136 daemonize yes #开启守护进程
699 appendonly yes #开启AOF持久化
832 cluster-enabled yes #开启集群功能
840 cluster-config-file nodes-6001.conf #群集名称文件设置
846 cluster-node-timeout 15000 #群集超时时间设置
其他5个配置文件除端口号和集群配置文件名称外改动相同
cp redis.conf ../redis6002/
cp redis.conf ../redis6003/
cp redis.conf ../redis6004/
cp redis.conf ../redis6005/
cp redis.conf ../redis6006/编写启动脚本
#根据对应配置文件启动redis
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis
启动集群
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
# -replicas 1 表示每个主节点有1个从节点
#若使用6台服务器，此处节点ip请换为自己真实ip即端口号
测试
redis-cli -p 6001 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1
-replicas 1 表示每个主节点有1个从节点
#若使用6台服务器，此处节点ip请换为自己真实ip即端口号
[外链图片转存中...(img-16uQshvU-1663343345748)]
测试redis-cli -p 6001 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
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