redis高可用（二）
一、主从复制
1.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)，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。
2.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。
3.流程
1.当从服务器开启主从复制进程，从服务器会向主服务器发送'sync command'命令，请求同步连接。
2.不管是第一次连接还是重新建立连接，主服务器都会启动一个后台进程，将数据筷子保存到数据文件中（执行rdb操作），同时主服务器还会记录修改数据的所有命令并缓存到数据文件中。
3.后台进程完成缓存操作后，主服务器就会向从服务器发送数据文件，从服务器会将数据文件保存到硬盘上，然后加载到内存中，接着主服务器就会将修改数据的所有操作一并发给从服务器。若从服务器出现故障后，则恢复正常后自动重新连接。
4.实验
4.1实验搭建
Master节点：192.168.111.60
Slave1节点：192.168.111.10
Slave2节点：192.168.111.20
4.2安装redis
systemctl stop firewalld
systemctl disable 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
//安装redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
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-7.0.9/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
export 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
4.3修改master节点
-----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 abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
systemctl restart redis-server.service
4.4修改slave节点
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 192.168.111.60 6379 #528行，指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth abc123 #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
4.5验证主从效果
在Master节点上看日志：
tail -f /usr/local/redis/log/redis_6379.log
在Master节点上验证从节点：
redis-cli info replication
二、哨兵模式
1.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
2.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。
3.组成
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。
4.哨兵模式过程
1.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命令做一次心跳检测。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。
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。
3.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。
5.主节点的选举
1.过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵 ping 响应的从节点。
2.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）
3.选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。
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
6.实验
6.1实验搭建
Master节点：192.168.111.60
Slave1节点：192.168.111.10
Slave2节点：192.168.111.20
6.2修改配置文件
cp /opt/redis-7.0.9/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 192.168.111.60 6379 2 #73行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.80.10:6379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）
-----启动哨兵模式-----
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
# 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=192.168.80.10:6379,slaves=2,sentinels=3
6.3故障模拟
#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 redis进程号 #Master节点上redis-server的进程号
三、redis集群
1.概念
集群由多组节点(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。
2.作用
（1）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。
（2）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
3.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）
集群的每组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
4.过程
1.redis集群会对写入的键做CRC16算法，得出一个值。
2.集群中的节点平分哈希槽的值。
3.键除以16384的余数的值，决定这个键插入到哪一个哈希槽所对应的节点。然后自动跳到这个对应的节点进行存取操作。
5.实验
5.1实验搭建
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。
cd /usr/local/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done
5.2开启群集功能
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一样。
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1 #87行，注释掉bind项，默认监听所有网卡
protected-mode no #111行，关闭保护模式
port 6001 #138行，修改redis监听端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6001.log" #354行，指定日志文件
dir ./ #504行，指定持久化文件所在目录
appendonly yes #1379行，开启AOF
cluster-enabled yes #1576行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf #1584行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #1590行，取消注释群集超时时间设置
5.3启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf
for d in {1..6}
do
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$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
#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。
5.4测试群集
redis-cli -p 6001 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
5.5集群扩容
①创建目录，同时将需要的配置文件移动到对应目录
[root@localhost redis-clsuter]# mkdir redis{6007,6008}
[root@localhost redis-clsuter]# ls
redis6001 redis6002 redis6003 redis6004 redis6005 redis6006 redis6007 redis6008
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6007
[root@localhost redis6007]# cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server ./
[root@localhost redis6007]# ls
redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6007]# cd ..
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6008
[root@localhost redis6008]# cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server ./
[root@localhost redis6008]# ls
redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6008]# cd .
[root@localhost redis6008]# cd ..
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6006
[root@localhost redis6006]# ls
appendonlydir dump.rdb nodes-6006.conf redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6006]# cp redis.conf /usr/local/redis/redis-clsuter/redis6007/redis.conf
cp：是否覆盖"/usr/local/redis/redis-clsuter/redis6007/redis.conf"？ yes
[root@localhost redis6006]# cp redis.conf /usr/local/redis/redis-clsuter/redis6008/redis.conf
cp：是否覆盖"/usr/local/redis/redis-clsuter/redis6008/redis.conf"？ ye
[root@localhost redis6006]# cd ..
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6007
[root@localhost redis6007]# ls
redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6007]# sed -i 's/6006/6007/g' redis.conf
[root@localhost redis6007]# vim redis.conf
[root@localhost redis6007]# cd ..
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6008
[root@localhost redis6008]# ls
redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6008]# sed -i 's/6006/6008/g' redis.conf
[root@localhost redis6008]# ls
redis-cli redis.conf redis-server
[root@localhost redis6008]# vim redis.conf
[root@localhost redis6008]# ./redis-server redis.conf
[root@localhost redis6008]# cd ..
[root@localhost redis-clsuter]# cd redis6007
[root@localhost redis6007]# ./redis-server redis.conf
[root@localhost redis6007]# ps -ef | grep redis
root 14051 13152 0 16:05 pts/2 00:01:17 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 15204 14131 0 17:45 pts/0 00:00:00 redis-cli -a abc123
redis 15264 1 0 17:47 ? 00:00:30 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 15956 1 0 18:27 ? 00:00:06 ./redis-server *:6001 [cluster]
root 15962 1 0 18:28 ? 00:00:06 ./redis-server *:6002 [cluster]
root 15967 1 0 18:28 ? 00:00:06 ./redis-server *:6003 [cluster]
root 15974 1 0 18:28 ? 00:00:06 ./redis-server *:6004 [cluster]
root 15980 1 0 18:28 ? 00:00:07 ./redis-server *:6005 [cluster]
root 15986 1 0 18:28 ? 00:00:06 ./redis-server *:6006 [cluster]
root 16445 1 0 18:59 ? 00:00:00 ./redis-server *:6008 [cluster]
root 16464 1 0 18:59 ? 00:00:00 ./redis-server *:6007 [cluster]
root 16487 13152 0 19:00 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis
②新增的节点和之前节点对接，获取集群信息
创建一个新的主节点127.0.0.1:6007。命令里需要指定一个已有节点以便于获取集群信息，本例是指定的127.0.0.1:6001
redis-cli -p 6001 --cluster add-node 127.0.0.1:6007 127.0.0.1:6001
或
redis-cli -p 6001
cluster meet 127.0.0.1 6007
cluster meet 127.0.0.1 6008
.将127.0.0.1:6008创建为127.0.0.1:6007的从节点。命令里需要指定一个已有节点以便于获取集群信息和主节点的node ID
redis-cli -p 6001 --cluster add-node 127.0.0.1:6008 127.0.0.1:6001 --cluster-slave --cluster-master-id e44678abed249e22482559136bf45280fd3ac281
或
redis-cli -p 6008
cluster replicate e44678abed249e22482559136bf45280fd3ac281
③新节点获取哈希槽数
新加入的主节点是没有槽数的，只有初始化集群的时候，才会根据主的数据分配好，如新增的主节点，需要手动分配
redis-cli -p 6007 --cluster reshard 127.0.0.1:6001 --cluster-from e1a033e07f0064e6400825b4ddbcd6680c032d10 --cluster-to e44678abed249e22482559136bf45280fd3ac281 --cluster-slots 1000 --cluster-yes
或
redis-cli -p 6007 --cluster reshard 127.0.0.1:6001
How many slots do you want to move (from 1 to 16384)? 1000 #指定转移槽的数量
What is the receiving node ID? e44678abed249e22482559136bf45280fd3ac281 #指定接收槽数量的主节点node ID
Please enter all the source node IDs.
Type 'all' to use all the nodes as source nodes for the hash slots.
Type 'done' once you entered all the source nodes IDs.
Source node #1: e1a033e07f0064e6400825b4ddbcd6680c032d10 #指定分配的主节点node ID
Source node #2: done #输入完毕，开始转移
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