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)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。

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(宕机,一主二从),原因如下︰

1、从结构上,单个Redis服务器会发生单点故障,并且一台服务器需要处理所有的请求负载,压力较大;

2、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。

电商网站上的商品,一般都是一次上传,无数次浏览的,说专业点也就是"多读少写"。

对于这种场景,我们可以使用如下架构:

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_数据库

主从复制,读写分离。80%的情况下都是在进行读操作。减缓服务器的压力,架构中经常使用。一主二从

只要在公司中,主从复制就是必须要使用的,因为在真实的项目中不可能单机使用Redis。

环境配置

只配置从库,不用配置主库。

127.0.0.1:6379> info replication  # 查看当前库的信息
# Replication
role:master  # 角色 master
connected_slaves:0  # 没有连接的从机 就是一个单独的主机
master_replid:9b0880d4aa9602298d465a2327c518c60f6d95cc
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
(0.52s)

复制3个配置文件,然后修改对应的信息

  1. 端口号 (port)
  2. pid 名字 (pidfile)
  3. log文件名字 (logfile)
  4. dump.rdb名字 (dbfilename)

修改完毕之后,启动我们的三个redis服务器,可以通过进程信息查看。

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_主从架构模式是啥_02

一主二从

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点。 我们一般情况下只用配置从机就好了。

认老大(主机)。一主(79)二从(80,81)。在从机中进行配置

127.0.0.1:6380> slaveof 127.0.0.1 6379  # slaveof host port  认谁当老大就填写对应的地址,端口
OK
127.0.0.1:6380> info replication  # 查看当前库的信息
# Replication
role:slave  # 角色 从机
master_host:127.0.0.1  # 可以看到主机信息
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:9
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:14
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:efdd3a3b6fd624a72387f6e74bd6ea3cb6f2df23
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:14
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:14
##################################################################################
# 在主机中查看信息
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master  # 角色 主机
connected_slaves:1  # 连接了一个从机
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=644,lag=0  # 从机信息
master_replid:efdd3a3b6fd624a72387f6e74bd6ea3cb6f2df23
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:644
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:644

如果两个从机都配置完了,在主机中查看的信息就是如下图:

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_Redis_03

注: 真实的主从配置应该在配置文件中配置,这样的话是永久的。我们这里使用的是命令配置,是暂时的。

配置文件中配置:

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_主从架构模式是啥_04

细节

主机可以写,从机不能写只能读。主机中的所有信息和数据,都会自动被从机保存。

主机写:

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_主从架构模式是啥_05

从机只能读取内容:

写会报错

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_Redis_06

测试:主机断开连接,从机依旧连接到主机的,但是没有写操作了。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内容。

如果是使用命令行,来配置的主从,这个时候如果从机宕机了,就会变回主机。只要变为从机,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,并完成一次完全同步。

全量复制: 而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依次传给slave,完成同步

但是只要是重新连接到master,一定执行一次完全同步(全量复制)将被自动执行。我们的数据一定可以在从机中看到。

层层链路

上一个master链接下一个slave。

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_Redis_07

这种情况也可以完成我们的主从复制。

如果没有master了,这个时候能不能选择一个master出来呢?可以但是需要手动完成

谋朝篡位

如果主机断开了连接,我们可以使用slaveof no one让自己变为主机。其他的节点就可以手动连接到最新的这个主节点(手动)。如果这个时候主机修复了,那也就只能重新连接了。

哨兵模式(自动选取主机的模式)

概念

主从切换技术的方法是:当主服务器宕机之后,需要手动把一台服务器切换为主服务器,这就需要人工干预,费事费力,还会造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式,更多的时候,我们优先考虑哨兵模式。从Redis2.8开始正式提供了Sentinel(哨兵)架构来解决这个问题。

谋朝篡位的自动版,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机转换为主库。

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,他会独立运行。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。

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_数据库_08

这里的哨兵有两个作用

  • 通过发送命令,让Redis服务器返回监控其运行状态,包括主服务器和从服务器。
  • 当哨兵监测到master宕机在,会自动将slave切换为master,然后通过发布订阅模式通知其他的从服务器,修改配置文件,让他们切换为主机。

然而一个哨兵进程对Redis服务器进行监控,可能会出现问题。为此,我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会监控,这就形成了多哨兵模式。

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_主从架构模式是啥_09

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过程,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,这个过程称为客观下线

测试

目前状态是:一主二从。

  1. 配置哨兵配置文件 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,代表主机挂了,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@localhost bin]# redis-sentinel config/sentinel.conf 
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.714 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.714 # Redis version=6.0.9, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=11851, just started
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.714 # Configuration loaded
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.716 * Increased maximum number of open files to 10032 (it was originally set to 1024).
                _._                                                  
           _.-``__ ''-._                                             
      _.-``    `.  `_.  ''-._           Redis 6.0.9 (00000000/0) 64 bit
  .-`` .-```.  ```\/    _.,_ ''-._                                   
 (    '      ,       .-`  | `,    )     Running in sentinel mode
 |`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'|     Port: 26379
 |    `-._   `._    /     _.-'    |     PID: 11851
  `-._    `-._  `-./  _.-'    _.-'                                   
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io        
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   
 |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  
 |    `-._`-._        _.-'_.-'    |                                  
  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   
      `-._    `-.__.-'    _.-'                                       
          `-._        _.-'                                           
              `-.__.-'                                               

11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.718 # WARNING: The TCP backlog setting of 511 cannot be enforced because /proc/sys/net/core/somaxconn is set to the lower value of 128.
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.732 # Sentinel ID is bb48aa4beb57b4f1a6afc9246549b70bdf08f72b
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.732 # +monitor master myredis 127.0.0.1 6379 quorum 1
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.780 * +slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
11851:X 05 Dec 2020 23:39:33.782 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379

如果master主节点断开了,这个时候哨兵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)

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_Redis_10

哨兵日志:

主从架构模式是啥 主从模式是什么意思_redis_11

如果主机此时回来了,只能归并到新的主机下,当做从机,这就是哨兵模式的规则。

哨兵模式

优点:

  • 哨兵集群,基于主从复制模式,所有的主从配置优点,他全有
  • 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,从手动到自动,更加健壮

缺点:

  • Redis不好在线扩容的,集群容量一旦到达上限,在线扩容就十分麻烦。
  • 实现哨兵模式的配置其实是很麻烦的,里面有很多选择

少年易老学难成,一寸光阴不可轻