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    redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）
    作者：mmseoamin日期：2024-02-05

    redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）

    • 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。

    • 集群：通过集群，Redis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

      哨兵和集群有什么区别：

      哨兵写操作无法均衡，存储能力受限。集群这些问题都已经解决了

      主从复制

      • 是指将一台redis服务器的数据，复制道其他的redis服务器，前者成为主节点（master），后者称之为从节点（slave），数据的复制是单向的，只能由主到从。

        • 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

          1、主从复制的作用

          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

          2、主从复制原理

          Redis主从复制的原理如下：

          1. 首次同步：当从节点要进行主从复制时，它会发送一个SYNC命令给主节点。主节点收到SYNC命令后，会执行BGSAVE命令来生成RDB快照文件，并在生成期间使用缓冲区记录所有写操作。

          2. 快照传输：当主节点完成BGSAVE命令并且快照文件准备好后，将快照文件传输给从节点。主节点将快照文件发送给从节点，并且在发送过程中，主节点会继续将新的写操作缓冲到内存中。

          3. 追赶复制：当从节点收到快照文件后，会加载快照文件并应用到自己的数据集中。一旦快照文件被加载，从节点会向主节点发送一个PSYNC命令，以便获取缓冲区中未发送的写操作。

          4. 增量复制：主节点收到PSYNC命令后，会将缓冲区中未发送的写操作发送给从节点，从节点会执行这些写操作，保证与主节点的数据一致性。此时，从节点已经追赶上了主节点的状态。

          5. 同步：从节点会继续监听主节点的命令，并及时执行主节点的写操作，以保持与主节点的数据同步。主节点会定期将自己的操作发送给从节点，以便从节点保持最新的数据状态

                redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第1张

          3、搭建主从复制

          实验准备
主：192.168.116.50
从1：192.168.116.111
从2：192.168.116.12
systemctl stop firewalld
setenforce 0
sed -i 's/enforcing/disabled/' /etc/selinux/config
 
#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048
sysctl -p
yum install -y gcc gcc-c++ make
-----------------安装Redis------------------
yum install -y gcc gcc-c++ make
#将redis-5.0.7.tar.gz的压缩包上传到/opt中
tar xf redis-7.0.13.tar.gz
cd redis-7.0.13/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
 
#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
 
cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/conf/
 
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
 
#环境变量
vim /etc/profile 
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin		#增加一行
 
source /etc/profile
 
//定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
 
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target
 
[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
 
[Install]
WantedBy=multi-user.target

          ​redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第2张

          1.修改redis配置文件Master节点操作

          vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
 
bind 0.0.0.0									#87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no								#111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
requirepass 123（可以不填，则是无密码）		    #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes									#1380行，开启AOF
 
systemctl restart redis-server.service

          redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第3张redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第4张redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第5张

          redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第6张redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第7张

          redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第8张redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第9张

          2.修改 Redis 配置文件slave节点操作

          vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
 
bind 0.0.0.0									#87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no								#111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379										#138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log"	#354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data						#504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123								#1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes									#1380行，开启AOF
replicaof 192.168.116.50 6379					#528行，指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth 123								#535行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepass
 
systemctl restart redis-server.service

             3.验证

          在三台上验证
redis-cli info replication
在主上创建一个键值对
set hyh boy
key *
从1：
keys *
get hyh
从2
keys *
get hyh
都有显示则表示成功

          redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第10张

          redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第11张

          哨兵模式

          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

          1、哨兵模式的原理

          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

          2、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，并让其他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

            3、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

            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，所有节点上都需要部署哨兵模式，哨兵模式会监控所有的Redis 工作节点是否正常，当Master 出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个 Master 的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从Slaves中选取一个作为新的 Master

            故障转移的机制

            1.由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现故障

            2.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。

            3.由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下：

            • 将某个从节点升级为新的主节点，让其他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

              redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第12张

              部署哨兵模式

              实验准备

              Master节点：192.168.88.22
Slave1节点：192.168.88.40
Slave2节点：192.168.88.13
 
systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
#我们拿刚刚做过主从继续做哨兵模式搭建

              修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

              cp /opt/redis-7.0.13/sentinel.conf /usr/local/redis/conf/
chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
 
vim /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
 
protected-mode no									#6行，关闭保护模式
port 26379											#10行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes										#15行，指定sentinel为后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis-sentinel.pid		#20行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/sentinel.log"			#25行，指定日志存放路径
dir /usr/local/redis/data							#54行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.116.50 6379 2		#73行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.116.50:6379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
sentinel auth-pass mymaster abc123					#76行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepass
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000		#114行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000			#214行，同一个sentinel对同一个master两次 
failover之间的间隔时间（180秒）

               设置脚本VIP漂移

              cd /usr/local/redis/conf
 
vim piaoyi.sh
 
#!/bin/bash
newmaster=
oldmaster="$(ifconfig ens33|awk 'NR==2{print }')"
vip="192.168.116.200"
 
if [ $newmaster == $oldmaster ]
then
    ifconfig ens33:1 $vip
else
    ifconfig ens33:1 down
fi
 
chmod +x piaoyi.sh
chown redis.redis *
 
vim piaoyi.sh
 
sentinel client-reconfig-script mymaster /usr/local/redis/conf/piaoyi.sh  
#255行设置脚本路径
 
---在主节点---
ifconfig ens33:1 192.168.116.200
              启动哨兵模式，查看哨兵信息
              先启master，再启slave
cd /usr/local/redis/conf/
redis-sentinel sentinel.conf &
 
-----查看哨兵信息-----
redis-cli -p 26379 info Sentinel

              故障测试

              在任意哨兵中查看日志

              tail -f redis-sentinel.log

              关闭主的端口，再查看日志

              #查看redis-server进程号：
ps -ef | grep redis
 
 
#在master节点上关闭redis服务
systemctl stop redis-server
 
#验证结果
tail -f /usr/local/redis/log/sentinel.log
 
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel  #查看哨兵复制的状态

              群集模式

              集群是由多组节点组成，redis的数据分布再这些节点组中，节点组中的节点氛围主节点和从节点，只有主节点负责数据读写和集群信息的维护，从节点只负责主节点数据和状态信息的复制。

              集群模式的作用

              1.高可用

              集群支持主从复制和主节点的自动故障转移，当任意节点发生故障时，集群任然狂野对外提供服务。

              2.数据分区

              数据分区（或称数据分片）是集群最核心的功能

              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。

                  群集模式搭建

                  redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里所有节点在同一台服务器上模拟：
以端口号进行区分：3个主节点端口号：6001/6002/6003，对应的从节点端口号：6004/6005/6006。

                  1. 群集配置

                  cd /usr/local/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
 
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-7.0.13/src/redis-cli /opt/redis-7.0.13/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done
tree  查看

                  redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第13张

                  2. 开启群集功能

                  cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1									#87行，注释掉bind项，默认监听所有网卡
protected-mode no								#111行，关闭保护模式
port 6001										#138行，修改redis监听端口
daemonize yes									#309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid		#341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6001.log"	#354行，指定日志文件
dir ./											#504行，指定持久化文件所在目录
appendonly yes									#1379行，开启AOF
cluster-enabled yes								#1576行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf				#1584行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000						#1590行，取消注释群集超时时间设置
 
其他5个配置文件相同修改注意修改端口号

                  3.启动redis节点

                  分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf
 
或
for d in {1..6}
do
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$d
./redis-server redis.conf
done
 
ps -ef | grep redis

                  4.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
#六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候 需要输入 yes 才可以创建。
--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。

                  5.测试群集

                  127.0.0.1:6001> set name yy
127.0.0.1:6001> cluster keyslot name	
redis-cli -p 6004 -c
127.0.0.1:6004> keys *							#对应的slave节点也有这条数据，但是别的节点没有
1) "name"

                  redis的高可用（主从复制、哨兵、群集）,第14张

                   

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