【Redis】Redis群集的三种模式(主从、哨兵、群集)

2024-04-09 17:12

本文主要是介绍【Redis】Redis群集的三种模式(主从、哨兵、群集),希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

redis群集有三种模式,分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster,下面会讲解一下三种模式的工作方式,以及如何搭建cluster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;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,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

Redis主从复制

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

主从复制的作用

●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

(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。

slave机器向master发送sync command命令请求同步;master启动后台进程将数据保存到rdb文件;master会记录修改的数据所有命令并缓存到数据文件中;后台缓存完成后,master向从 发送rdb数据文件;slave端机器将数据文件保存到硬盘,并加载到内存中;master机器将修改数据的命令都发送给slave端机器;slave故障、恢复后会自动连接;

搭建Redis 主从复制

环境准备
Master节点: 192.168.67.12
Slave1节点: 192.168.67.13
Slave2节点: 192.168.67.14hostnamectl set-hostname master
hostnamectl set-hostname slave1
hostnamectl set-hostname slave2systemctl stop firewalld
setenforce 0

安装redis

#主从都装
yum -y install gcc gcc-c++ make#从服务器配置的版本高一点可以向下兼容
#从装5.0.9版本;主装5.0.7版本
wget -p /opt http://download.redis.io/releases/redis-5.0.9.tar.gz#解压、编译redis安装包
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis installcd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
#一直回车到配置redis可执行路径,[]后添加/usr/local/redis/bin/redis-server#完成后添加软连接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

修改Redis 配置文件(master节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf
#70行,修改监听地址为0.0.0.0
bind 0.0.0.0
#137行,开启守护进程
daemonize yes
#172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log		
#264行,指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes

只需修改监听地址
和开启AOF持久化,其他按默认的即可

重启redis
/etc/init.d/redis_6379 restart

 

修改Redis 配置文件(slave节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf
#70行,修改监听地址为0.0.0.0
bind 0.0.0.0
#137行,开启守护进程
daemonize yes
#172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log		
#264行,指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#288行,指定要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.10.23 6379
#700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes
修改监听地址
指定同步端口
开启AOF持久化
 重启redis
/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

 在主redis库中添加一条数据

通过从redis查看是否同步

查看主redis的日志

在master节点上验证从节点
[root@master ~]# redis-cli info replication
# Replication
role:master
#表示有两个从库
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.67.13,port=6379,state=online,offset=3346,lag=0
slave1:ip=192.168.67.14,port=6379,state=online,offset=3346,lag=0
master_replid:bf55885a05abd47719025b6276996e40e9667fb4
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:3346
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:3346

Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是:当服务器宕机后,需要手动将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

哨兵对所有服务器进行监控,当master故障时会通过投票机制在slave服务器中选举出一个新的master,并让其他slave连接到新的master

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: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

1.由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现故障
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;主节点只需要有一个,主从同步数据,多个主节点并无意义;

主节点的选取

1.过滤掉不健康的(已下线的),没有响应哨兵 ping 健康检测的从节点。
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复制,所以必须先把主从复制配置好后再去做哨兵模式

搭建Redis哨兵模式

环境准备
Master节点:192.168.67.12
Slave1节点:192.168.67.13
Slave2节点:192.168.67.14systemctl stop firewalld
setenforce 0
修改 Redis 哨兵模式的配置文件(所有节点操作)
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
#17行,关闭保护模式
protected-mode no
#21行,Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
#26行,指定sentinel为后台启动
daemonize yes
#36行,指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
#65行,指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
#84行,修改 指定该哨兵节点监控
sentinel monitor mymaster 192.168.67.12 6379 2
# 192.168.67.12:6379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:表示至少需要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行,判定服务器down掉的时间周期,默认30000毫秒(30秒)
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
#146行,故障节点的最大超时时间为180000(180秒)
sentinel failover-timeout mymaster 180000

启动哨兵模式

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
[root@master ~]# 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=192.168.67.12:6379,slaves=2,sentinels=3

 故障模拟

查看redis-server 进程号
[root@master ~]# ps -ef | grep redis
root      19640  14397  0 01:11 pts/2    00:00:00 tail -f /var/log/redis_6379.log
root      19715      1  0 01:19 ?        00:00:07 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root      20334  20239  0 02:00 pts/1    00:00:00 tail -f /var/log/redis_6379.log
root      20898      1  0 02:56 ?        00:00:00 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root      20992  20283  0 03:03 pts/4    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@master ~]# 
杀死master节点上redis-server的进程号
kill杀掉 Master节点上redis-server的进程号
[root@master ~]# kill -9 19715
在原master上查看日志
#查看哨兵的日志
tail -f /var/log/sentinel.log

  主redis变为67.14,实现故障自动切换

Redis群集模式

集群,即Redis Cluster,是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案

实现读写负载均衡;自动故障转移;突破了单机存储限制

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

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。

集群将数据分散到多个节点,增大存储容量,提高集群的响应能力

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);当任意一节点发生故障时,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取余来决定放置在哪个哈希槽,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

每个hash槽可容纳512字节

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为新的主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用

搭建Redis群集模式

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 /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}[root@master redis]# vim test.sh
[root@master redis]# cat test.sh 
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
[root@master redis]# bash test.sh
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 /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#69行,注释掉bind 项,默认监听所有网卡
#bind 127.0.0.1
#88行,修改,关闭保护模式
protected-mode no
#92行,修改,redis监听端口,
port 6001
#136行,开启守护进程,以独立进程启动
daemonize yes
#700行,修改,开启AOF持久化
appendonly yes
#832行,取消注释,开启群集功能
cluster-enabled yes
#840行,取消注释,群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6001.conf
#846行,取消注释群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000
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

#可以一个个去执行
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf#也可以设置一个脚本来执行
[root@master redis]# pwd
/etc/redis
[root@master redis]# vim test2.sh
[root@master redis]# cat test2.sh 
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done[root@master redis]# bash test2.shps -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

测试群集
[root@master redis]# redis-cli -p 6001 -c
#加-c参数,节点之间(的数据)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
#哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 109232) (integer) 16383#主节点IP和端口号3) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60033) "4703f029b71f03a8102e7c3af763d4f036728241"#从节点IP和端口号4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60043) "84897626965c47eb88e9a96cca1f1ba8fdac492d"
2) 1) (integer) 02) (integer) 54603) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60013) "7e6c5a62e4c353905371801d2e5c2315c42844d6"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60053) "e2c0da8fb2c1d07eaed9959eae3bc0f31427a7f1"
3) 1) (integer) 54612) (integer) 109223) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60023) "61daf8ebc26f503d43f499fd098cac30c2f49f84"4) 1) "127.0.0.1"2) (integer) 60063) "2520316633767aae95bcbfdb298a675bef4571f7"
127.0.0.1:6001> 

[root@master redis]# redis-cli -p 6001 -c
127.0.0.1:6001> set name yiyi
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
OK
# -c 跳转
127.0.0.1:6002> get name
"yiyi"
#查看name键的槽编号
127.0.0.1:6002> CLUSTER KEYSLOT name
(integer) 5798
127.0.0.1:6002> quit
#对应的slave节点也有这条数据,但是别的节点没有
[root@master redis]# redis-cli -p 6006 -c
127.0.0.1:6006> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6006> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6002
"yiyi"

redis总结

redis主从复制

是一种同步机制;主服务器数据的修改会实时同步到从服务器上,实现数据备份和读写分离;

哨兵

监控:

通知:

自动化故障转移:

配置提供服务:客户端验证是否工作正常

reids哨兵模式,是一个用于管理多个redis服务器的系统,提供了监控、通知、自动化故障转移和配置服务;实现redis的高可用

cluster集群

数据分片:

故障转移:

高性能:

高可用:

redis集群是提供高性能、高可用、数据分片和故障转移的特性的分布式数据库模式

这篇关于【Redis】Redis群集的三种模式(主从、哨兵、群集)的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/888745

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