redis中主从复制、哨兵、集群的理论-猿码集

1. Redis中主从复制

Redis是一个支持主从复制的NoSQL数据库，即可以将一台主数据库的数据复制到其他从数据库上。主从复制通过将主实例的指令传输到从实例来完成数据同步。主实例可读写，而从实例只能读取数据，但是这样的架构具有如下的优点：

1.1 负载均衡

主从复制可以将读请求分配给从实例，从而减轻了主实例的负载，可以更好地处理写请求。因此，主从复制可以提高整个Redis集群的性能和稳定性。

1.2 数据备份

通过主从复制，可以将主实例上的数据备份到从实例中，即实现了数据的双份存储。一旦主实例崩溃，从实例可以提供数据，从而降低故障率和数据丢失风险。

1.3 数据恢复

主从复制可以通过从实例提供历史数据来修复主实例的数据。如果主实例崩溃，可以通过从实例中的数据进行数据恢复，恢复时间通常很短。

1.4 如何实现主从复制

Redis实现主从复制需要进行以下步骤：

第一步：在主实例中设置密码并开启主从复制功能

127.0.0.1:6379> config set requirepass "mypassword" #设置密码
OK
127.0.0.1:6379> config set masterauth "mypassword" #设置主数据库密码
OK
127.0.0.1:6379> slaveof <masterip> <masterport> #设置主数据库信息
OK

第二步：在从实例中设置密码并连接到主实例

127.0.0.1:6380> config set requirepass "mypassword" #设置密码
OK
127.0.0.1:6380> config set masterauth "mypassword" #设置主数据库密码
OK
127.0.0.1:6380> slaveof <masterip> <masterport> #连接到主实例
OK

第三步：从实例检查主从复制状态

127.0.0.1:6380> info replication #查看主从复制状态 # Replication role:slave #当前为从数据库 master_host:<ip> #主实例IP地址 master_port:<port> #主实例端口号 master_link_status:up #连接状态 master_last_io_seconds_ago:1 master_sync_in_progress:0 slave_repl_offset:6754 #复制偏移量

slave_priority:100 #优先级

2. Redis中哨兵

哨兵机制是一个可以监控和管理Redis主从高可用性解决方案的框架。它通过运行哨兵进程，在Redis实例故障时自动执行故障转移并重新配置实例。哨兵架构是基于主从复制架构的，主要具有如下优点：

2.1 自动故障转移

哨兵监控Redis实例，一旦主实例出现故障，它会自动将一个从实例转换成主实例，从而确保Redis集群的高可用性和连接性。

2.2 配置中心

哨兵实例维护一个Redis集群的元数据，例如在哨兵监控Redis实例时进行配置信息交换、从实例切换的状态和历史信息等。哨兵提供一套API，允许客户端查询Redis集群的运行状态。

2.3 如何运行哨兵

启动哨兵进程需要使用sentinel.conf配置文件，在配置文件中定义监视哪些Redis实例和如何应对实例故障。例如：

port 26379 daemonize yes sentinel monitor mymaster <masterip> <masterport> <num> #监控mymaster实例 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 #30秒内哨兵未收到回复，则认为主库已经不可用 sentinel parallel-syncs mymaster 1 #启动时需要克隆1个从服务器 sentinel failover-timeout mymaster 180000 #180秒后触发自动故障转移

loglevel debug #日志记录级别

3. Redis中集群

Redis集群是一个分布式高可用性解决方案，通过将数据分布在多个节点上来获得高可用性和可扩展性。Redis集群提供以下功能：

3.1 数据分片

Redis集群通过对数据进行分片，将不同的经销商分配到不同的节点上。这种分片方式称为哈希分片，为了区分不同的数据，需要使用HASH标签。

3.2 自动故障转移

Redis集群可以自动检测节点失败，并将目标的插槽自动移动到其他节点上。如果主节点失效，它还可以选择新的主节点。

3.3 集群的存储结构

Redis集群的存储结构是基于主从复制的。每个节点都可以有多个从节点和一个主节点。读请求只能从节点发出，写请求只能从主节点发出。

3.4 如何搭建Redis集群

Redis集群最少要有六个节点才能正常工作，因为Redis集群需要确保数据的可用性和一致性，并且集群中至少有三个节点来执行投票和选举。步骤如下：

第一步：安装Redis并准备节点设置

在所有服务器节点上安装Redis并配置节点设置，确保节点可以相互访问。例如：

#创建6个Redis端口并开启服务器
for port in `seq 7001 7006`; do \
  mkdir -p /redis/${port}/conf \
  && PORT=${port} envsubst < "redis-cluster.tmpl" > /redis/${port}/conf/redis.conf \
  && mkdir -p /redis/${port}/data; \
done

第二步：配置Redis集群

使用redis-cli工具启动Redis集群：

# 启动集群，并将节点7001-7006配置到集群中
redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 \
<ip>:7001 <ip>:7002 <ip>:7003 \
<ip>:7004 <ip>:7005 <ip>:7006

等待Redis集群初始化。一旦完成，将显示有关集群的信息。

OK
>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...
Master[0] -> Slots 0 -> 5460
Master[1] -> Slots 5461 -> 10922
Master[2] -> Slots 10923 -> 16383
Adding replica 127.0.0.1:7004 to 127.0.0.1:7001
Adding replica 127.0.0.1:7005 to 127.0.0.1:7002
Adding replica 127.0.0.1:7006 to 127.0.0.1:7003
>>> Trying to optimize slaves allocation for anti-affinity
[WARNING] Some slaves are in the same host as their master
M: afb67dc0f111f6c538b4a0f7d08c3a712bf51f5b 127.0.0.1:7001
   slots:[0-5460] (5461 slots) master
M: 1d7f1e7337075926b822643a182774bbb80edbd4 127.0.0.1:7002
   slots:[5461-10922] (5462 slots) master
M: a9afbcb5425c954a66fe62433cf61568f90c9fac 127.0.0.1:7003
   slots:[10923-16383] (5461 slots) master
S: 483b3d2b3ebdbee49736740114ba64a091d99c8f 127.0.0.1:7004
   replicates afb67dc0f111f6c538b4a0f7d08c3a712bf51f5b
S: ff608fae3e17db4064082e6b9a45e85e9966e6ce 127.0.0.1:7005
   replicates 1d7f1e7337075926b822643a182774bbb80edbd4
S: f47115b3933c5809b661870054cddac4e04e8572 127.0.0.1:7006
  replicates a9afbcb5425c954a66fe62433cf61568f90c9fac
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
>>> Nodes configuration updated
>>> Assign a different config epoch to each node
>>> Sending CLUSTER MEET messages to join the cluster
Waiting for the cluster to join...

第三步：测试Redis集群

使用redis-cli工具测试Redis集群的可用性。例如：

redis-cli -c -p 7001 #测试数据插入
set foo bar

总结

Redis主从复制、哨兵、集群都是Redis作为NoSQL数据库对高可用性架构提供的解决方案，通过它们可以大大提高Redis集群的性能和可靠性。Redis主从复制实现了负载均衡、数据备份和数据恢复等功能；哨兵机制可以自动管理和监测Redis实例高可用性，实现了自动故障转移和配置中心的功能；Redis集群是一个分布式高可用性解决方案，通过数据分片和自动故障转移实现了集群的高可用性和可扩展性的功能。因此，根据不同的场景和需求，可以选择合适的解决方案以确保Redis集群的可靠性和稳定性。

redis中主从复制、哨兵、集群的理论