NoSQL之Redis集群(主從復制，哨兵模式，集群模式）搭建詳細教程

一、Redis集群介紹

●主從復制是高可用Redis的基礎，哨兵和集群都是在主從復制基礎上實作高可用的，主從復制主要實作了資料的多機備份，以及對于讀操作的負載均衡和簡單的故障恢復，缺陷：故障恢復無法自動化；寫操作無法負載均衡；存盤能力受到單機的限制，

●哨兵：在主從復制的基礎上，哨兵實作了自動化的故障恢復，缺陷：寫操作無法負載均衡；存盤能力受到單機的限制；哨兵無法對從節點進行自動故障轉移，在讀寫分離場景下，從節點故障會導致讀服務不可用，需要對從節點欄位外的監控、切換操作，
●集群：通過集群，Redis解決了寫操作無法負載均衡，以及存盤能力受到單機限制的問題，實作了較為完善的高可用方案，

二、Redis 主從復制

主從復制，是指將一臺Redis服務器的資料，復制到其他的Redis服務器，前者稱為主節點(Master)，后者稱為從節點(Slave)；資料的復制是單向的，只能由主節點到從節點，

默認情況下，每臺Redis服務器都是主節點；且一個主節點可以有多個從節點(或沒有從節點)，但一個從節點只能有一個主節點，

1、主從復制的作用

●資料冗余：主從復制實作了資料的熱備份，是持久化之外的一種資料冗余方式，
●故障恢復：當主節點出現問題時，可以由從節點提供服務，實作快速的故障恢復；實際上是一種服務的冗余，
●負載均衡：在主從復制的基礎上，配合讀寫分離，可以由主節點提供寫服務，由從節點提供讀服務（即寫Redis資料時應用連接主節點，讀Redis資料時應用連接從節點），分擔服務器負載；尤其是在寫少讀多的場景下，通過多個從節點分擔讀負載，可以大大提高Redis服務器的并發量，
●高可用基石：除了上述作用以外，主從復制還是哨兵和集群能夠實施的基礎，因此說主從復制是Redis高可用的基礎，

2、主從復制流程

（1）若啟動一個Slave機器行程，則它會向Master機器發送一個“sync command”命令，請求同步連接，
（2）無論是第一次連接還是重新連接，Master機器都會啟動一個后臺行程，將資料快照保存到資料檔案中（執行rdb操作），同時Master還會記錄修改資料的所有命令并快取在資料檔案中，
（3）后臺行程完成快取操作之后，Maste機器就會向Slave機器發送資料檔案，Slave端機器將資料檔案保存到硬碟上，然后將其加載到記憶體中，接著Master機器就會將修改資料的所有操作一并發送給Slave端機器，若Slave出現故障導致宕機，則恢復正常后會自動重新連接，
（4）Master機器收到Slave端機器的連接后，將其完整的資料檔案發送給Slave端機器，如果Mater同時收到多個Slave發來的同步請求，則Master會在后臺啟動一個行程以保存資料檔案，然后將其發送給所有的Slave端機器，確保所有的Slave端機器都正常，

（一）、搭建Redis 主從復制

1、準備三臺虛擬機：

Master節點：192.168.126.10
Slave1節點：192.168.126.20
Slave2節點：192.168.126.30

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2、每臺服務器安裝 Redis

yum install -y gcc gcc-c++ make

tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/

cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install

cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-server  	

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/   #加入路徑環境變數

3、修改 Redis 組態檔（Master節點操作）

vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0				        #70行，改掉bind 項，默認監聽所有網卡
daemonize yes						#137行，開啟守護行程
logfile "/var/log/redis_6379.log"		#172行，指定日志檔案目錄
dir "/var/lib/redis/6379"				#264行，指定作業目錄
appendonly yes						#700行，開啟AOF持久化功能


/etc/init.d/redis_6379 restart   #重啟服務

4、修改 Redis 組態檔（Slave節點操作）

vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0				        #70行，改掉bind 項，默認監聽所有網卡
daemonize yes						#137行，開啟守護行程
logfile "/var/log/redis_6379.log"	#172行，指定日志檔案目錄
dir "/var/lib/redis/6379"				#264行，指定作業目錄
replicaof 192.168.126.10 6379		#288行，指定要同步的Master節點IP和埠
appendonly yes						#700行，開啟AOF持久化功能


/etc/init.d/redis_6379 restart

5、驗證主從效果

在Master節點上看日志：

tail -f /var/log/redis_6379.log 
Replica 192.168.126.20:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.126.30:6379 asks for synchronization

在Master節點i上驗證從節點：

redis-cli info replication

Replication

role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.126.20,port=6379,state=online,offset=1246,lag=0
slave1:ip=192.168.126.30,port=6379,state=online,offset=1246,lag=1

三、Redis 哨兵模式

哨兵的核心功能：在主從復制的基礎上，哨兵引入了主節點的自動故障轉移，

1、哨兵模式原理

哨兵(sentinel)：是一個分布式系統，用于對主從結構中的每臺服務器進行監控，當出現故障時通過投票機制選擇新的 Master 并將所有 Slave 連接到新的 Master，所以整個運行哨兵的集群的數量不得少于3個節點，

2、哨兵模式的作用

●監控：哨兵會不斷地檢查主節點和從節點是否運作正常，

●自動故障轉移：當主節點不能正常作業時，哨兵會開始自動故障轉移操作，它會將失效主節點的其中一個從節點升級為新的主節點，并讓其他從節點改為復制新的主節點，

●通知（提醒）：哨兵可以將故障轉移的結果發送給客戶端，

哨兵結構由兩部分組成，哨兵節點和資料節點：
●哨兵節點：哨兵系統由一個或多個哨兵節點組成，哨兵節點是特殊的redis節點，不存盤資料，
●資料節點：主節點和從節點都是資料節點，

哨兵的啟動依賴于主從模式，所以須把主從模式安裝好的情況下再去做哨兵模式，所有節點上都需要部署哨兵模式，哨兵模式會監控所有的 Redis 作業節點是否正常，當 Master 出現問題的時候，因為其他節點與主節點失去聯系，因此會投票，投票過半就認為這個 Master 的確出現問題，然后會通知哨兵間，然后從 Slaves 中選取一個作為新的 Master，
需要特別注意的是，客觀下線是主節點才有的概念；如果從節點和哨兵節點發生故障，被哨兵主觀下線后，不會再有后續的客觀下線和故障轉移操作，

（一）、搭建Redis 哨兵模式

1、仍然是剛剛那三臺虛擬機

Master節點：192.168.126.10
Slave1節點：192.168.126.20
Slave2節點：192.168.126.30

systemctl stop firewalld
setenforce 0

2、修改 Redis 組態檔（所有節點操作）

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
protected-mode no								#17行，關閉保護模式
port 26379										#21行，Redis哨兵默認的監聽埠
daemonize yes									#26行，指定sentinel為后臺啟動
logfile "/var/log/sentinel.log"					#36行，指定日志存放路徑
dir "/var/lib/redis/6379"						#65行，指定資料庫存放路徑
sentinel monitor mymaster 192.168.126.10 6379 2	#84行，修改 指定該哨兵節點監控192.168.126.10:6379這個主節點，該主節點的名稱是mymaster，最后的2的含義與主節點的故障判定有關：至少需要2個哨兵節點同意，才能判定主節點故障并進行故障轉移
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000	#113行，判定服務器down掉的時間周期，默認30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 1126000		#146行，故障節點的最大超時時間為1126000（1126秒）

3、-----啟動哨兵模式-----

先啟master，再啟slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

4、查看哨兵資訊

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=192.168.126.10:6379,slaves=2,sentinels=3

5、故障模擬-

#查看redis-server行程號：
ps -ef | grep redis
root      57031      1  0 15:20 ?        00:00:07 /usr/local/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root      57742      1  1 16:05 ?        00:00:07 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root      57883  57462  0 16:17 pts/1    00:00:00 grep --color=auto redis

#殺死 Master 節點上redis-server的行程號

kill -9 57031			#Master節點上redis-server的行程號

6、驗證結果

tail -f /var/log/sentinel.log

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=192.168.126.30:6379,slaves=2,sentinels=3

四、Redis 群集模式

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0開始引入的分布式存盤方案，

集群由多個節點(Node)組成，Redis的資料分布在這些節點中，集群中的節點分為主節點和從節點：只有主節點負責讀寫請求和集群資訊的維護；從節點只進行主節點資料和狀態資訊的復制，

（一）、集群的作用

（1）資料磁區：資料磁區(或稱資料分片)是集群最核心的功能，
集群將資料分散到多個節點，一方面突破了Redis單機記憶體大小的限制，存盤容量大大增加；另一方面每個主節點都可以對外提供讀服務和寫服務，大大提高了集群的回應能力，
Redis單機記憶體大小受限問題，在介紹持久化和主從復制時都有提及；例如，如果單機記憶體太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能導致主行程阻塞，主從環境下主機切換時可能導致從節點長時間無法提供服務，全量復制階段主節點的復制緩沖區可能溢位，

（2）高可用：集群支持主從復制和主節點的自動故障轉移（與哨兵類似）；當任一節點發生故障時，集群仍然可以對外提供服務，

（二）、Redis集群的資料分片

Redis集群引入了哈希槽的概念
Redis集群有16384個哈希槽（編號0-16383）
集群的每個節點負責一部分哈希槽
每個Key通過CRC16校驗后對16384取余來決定放置哪個哈希槽，通過這個值，去找到對應的插槽所對應的節點，然后直接自動跳轉到這個對應的節點上進行存取操作

以3個節點組成的集群為例：
節點A包含0到5460號哈希槽
節點B包含5461到10922號哈希槽
節點C包含10923到16383號哈希槽

Redis集群的主從復制模型
集群中具有A、B、C三個節點，如果節點B失敗了，整個集群就會因缺少5461-10922這個范圍的槽而不可以用，
為每個節點添加一個從節點A1、B1、C1整個集群便有三個Master節點和三個slave節點組成，在節點B失敗后，集群選舉B1位為的主節點繼續服務，當B和B1都失敗后，集群將不可用，

（三）、搭建Redis 群集模式

1、redis的集群一般需要6個節點，3主3從，準備6臺虛擬機

centos7-1：192.168.126.10
centos7-2：192.168.126.20
centos7-3：192.168.126.30
centos7-4：192.168.126.40
centos7-5：192.168.126.50
centos7-6：192.168.126.60

2、六臺機器做法：

cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6379
\cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6379
\cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server  /etc/redis/redis-cluster/redis6379

每臺服務器都進行檔案的復制

3、#開啟群集功能：
其他5個檔案夾的組態檔以此類推修改，注意6個埠都要不一樣，

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1	 						#69行，注釋掉bind 項，默認監聽所有網卡
protected-mode no						#88行，修改，關閉保護模式
port 6001								#92行，修改，redis監聽埠，（每臺機子的埠切記設定不要一樣）
daemonize yes							#136行，以獨立行程啟動
cluster-enabled yes						#832行，取消注釋，開啟群集功能
cluster-config-file nodes-6397.conf		#840行，取消注釋，群集名稱檔案設定
cluster-node-timeout 15000				#846行，取消注釋群集超時時間設定
appendonly yes							#700行，修改，開啟AOF持久化

4、啟動redis節點
分別進入那六個檔案夾，執行命令：redis-server redis.conf ，來啟動redis節點

cd  /etc/redis/redis-cluster/redis6379/redis.conf

redis-server redis.conf

ps -ef | grep redis

5、啟動集群

redis-cli --cluster create 192.168.126.10:6001 192.168.126.20:6002 192.168.126.30:6003 192.168.126.40:6004 192.168.126.50:6005 192.168.126.60:6006 --cluster-replicas 1

#六個實體分為三組，每組一主一從，前面的做主節點，后面的做從節點，下面互動的時候 需要輸入 yes 才可以創建，
--replicas 1 表示每個主節點有1個從節點，

6、測驗群集

redis-cli -h 192.168.126.10 -p 6001 -c

192.168.126.10:6001> CLUSTER SLOTS

192.168.126.10:6001> cluster keyslot name					#查看name鍵的槽編號

那么這個鍵只有主20服務器和備60服務器上有，其他機子沒有