這篇文章為大家帶來了關於redis的相關知識，其中主要介紹了叢集部署的相關問題，包括了主從架構、哨兵高可用架構以及高可用叢集等等，希望對大家有幫助。
推薦學習：Redis教學
#1、Redis主從架構
1.1、主從複製原理
#從伺服器連接主伺服器，發送PSYNC命令；
主伺服器接收到PSYNC命名後，開始執行BGSAVE指令產生RDB檔案並使用緩衝區記錄此後執行的所有寫入指令；
主伺服器BGSAVE執行完後，向所有從伺服器發送快照文件，並在發送期間繼續記錄被執行的寫入命令；
#從伺服器收到快照文件後丟棄所有舊數據，載入收到的快照；
主伺服器快照發送完畢後開始向從伺服器發送緩衝區中的寫入命令；
從伺服器完成對快照的載入，開始接收命令請求，並執行來自主伺服器緩衝區的寫入命令；（從伺服器初始化完成）
主伺服器每執行一個寫入命令就會向從伺服器發送相同的寫入命令，從伺服器接收並執行收到的寫入命令（從伺服器初始化完成後的操作）
當master與slave之間的連接由於某些原因而斷開時，slave能夠自動重連Master，如果master收到了多個slave並發連接請求，它只會進行一次持久化，而不是一個連接一次，然後再把這份持久化的數據發送給多個並發連接的slave。
1.2、主從複製優缺點
優點：
支援主從複製，主機會自動將資料同步到從機，可以進行讀寫分離
為了分載Master的讀取操作壓力，Slave伺服器可以為客戶端提供唯讀操作的服務，寫入服務仍然必須由Master來完成
Slave同樣可以接受其它Slaves的連接和同步請求，這樣可以有效的分載Master的同步壓力。
Master Server是以非阻塞的方式為Slaves提供服務。所以在Master-Slave同步期間，客戶端仍然可以提交查詢或修改請求。
Slave Server同樣是以非阻塞的方式完成資料同步。在同步期間，如果有客戶端提交查詢請求，Redis則傳回同步之前的資料
#缺點：
Redis不具備自動容錯和復原功能，主機從機的宕機都會導致前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重新啟動或手動切換前端的IP才能恢復。
主機宕機，當機前有部分資料未能及時同步到從機，切換IP後還會引入資料不一致的問題，降低了系統的可用性。
Redis較難支援線上擴容，在叢集容量達到上限時線上擴容會變得很複雜。
1.3、redis主從架構搭建，設定從節點步驟
此處使用6380作為master節點6381和6382作為slave節點
#1、 创建目录 conf/master-slave-cluster 存放对应集群的配置信息mkdir -p conf/master-slave-cluster# 创建目录 data 存放对应集群对应的数据信息(数据目录)mkdir -p /usr/local/redis/data/6380
mkdir -p /usr/local/redis/data/6381
mkdir -p /usr/local/redis/data/6382
#复制一份redis.conf文件 重命名redis-6381.conf# 2、将相关配置修改为如下值：# 修改端口号port 6381# 把pid进程号写入pidfile配置的文件pidfile /var/run/redis_6381.pid
# 指定日志存放目录logfile "6381.log"# 指定数据存放目录dir /usr/local/redis-5.0.3/data/6381
# 需要注释掉bind# bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）# 3、配置主从复制(6380是master不需要配置如下 只需给6381和6382配置如下属性)# 从本机6379的redis实例复制数据，Redis 5.0之前使用slaveofreplicaof xxx.xxx.xxx.xxx 6380 # 配置从节点只读replica-read-only yes #4、启动从节点redis-server redis-6381.conf5、连接从节点
redis-cli -p 63816、测试在6380实例上写数据，6381实例是否能及时同步新修改数据7、同样的方法再配置一个6382的从节点
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1.4、校驗結果
查看redis的主從集群
master操作######
# 连接master[root@ip redis]# src/redis-cli -p 6380127.0.0.1:6380> auth xiu123
OK127.0.0.1:6380> set name "zhangsan"OK127.0.0.1:6380> get name
"zhangsan"
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###############slave操作######
# 连接slavesrc/redis-cli -p 6381127.0.0.1:6381> get name
"zhangsan"#从节点只能进行读操作127.0.0.1:6381> set name lisi(error) READONLY You can't write against a read only replica.127.0.0.1:6381> 
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###########1.5、資料部分複製######當master和slave斷開重連後，一般都會對整份資料進行複製。但從redis2.8版本開始，redis改用可以支援部分資料複製的指令PSYNC去master同步數據，slave與master能夠在網路連線斷開重連後只進行部分資料複製(###斷點續傳# ##)。 ######master會在其記憶體中建立一個複製資料用的快取佇列，快取最近一段時間的數據，master和它所有的slave都維護了複製的資料下標offset和master的進程id，因此，當網路連線中斷後，slave會請求master繼續進行未完成的複製，從所記錄的資料下標開始。如果master進程id變化了，或是從節點資料下標offset太舊，已經不在master的快取佇列裡了，那麼將會進行一次全量資料的複製。 #########主從複製(部分複製，斷點續傳)流程圖：######
如果有很多从节点，为了缓解主从复制风暴**(多个从节点同时复制主节点导致主节点压力过大)，可以做如下架构，让部分从节点与从节点(与主节点同步)同步数据
2、Redis哨兵高可用架构
sentinel哨兵是特殊的redis服务，不提供读写服务，主要用来监控redis实例节点。哨兵的作用就是监控Redis系统的运行状况。它的功能包括以下两个
（1）监控主服务器和从服务器是否正常运行。
（2）主服务器出现故障时自动将从服务器转换为主服务器。
2.1、哨兵的工作方式
- 哨兵架构下client端第一次从哨兵找出redis的主节点，后续就直接访问redis的主节点，当redis的主节点发生变化，哨兵会第一时间感知到，并且将新的redis主节点通知给client端。
- Sentinel 会定时的对自己监控的 master 执行 info 命令，获取最新的主从关系，还会定时的给所有的 redis 节点发送 ping 心跳检测命令，如果检测到某个 master 无法响应了，就会在给其他 Sentinel 发送消息，主观认为该 master 宕机，如果 Sentinel 集群认同该 master 下线的人数达到一个值，那么大家统一意见，下线该 master。
- 下线之前需要做的是找 Sentinel 集群中的某一个来执行下线操作，这个步骤叫领导者选举，选出来以后会从该 master 所有的 slave 节点中挑一个合适的作为新的 master，并让其他 slave 重新同步新的 master
- 若没有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程同意 Master主服务器下线， Master主服务器的客观下线状态就会被移除。若 Master主服务器重新向 Sentinel（哨兵）进程发送 PING 命令返回有效回复，Master主服务器的主观下线状态就会被移除。
三个定时任务
sentinel在内部有3个定时任务
1）每10秒每个sentinel会对master和slave执行info命令，这个任务达到两个目的：
a）发现slave节点
b）确认主从关系
2）每2秒每个sentinel通过master节点的channel交换信息（pub/sub）。master节点上有一个发布订阅的频道(sentinel:hello)。sentinel节点通过__sentinel__:hello频道进行信息交换(对节点的"看法"和自身的信息)，达成共识。
3）每1秒每个sentinel对其他sentinel和redis节点执行ping操作（相互监控），这个其实是一个心跳检测，是失败判定的依据。
2.2、哨兵模式的优缺点
优点：
哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。
缺点：
Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。
2.3、redis哨兵架构搭建步骤
2.3.1、配置sentinel.conf文件
# 1、复制一份sentinel.conf文件mkdir sentinelcp sentinel.conf sentinel-26380.conf
# 保护模式protected-mode no
# 端口号port 26380# 是否静默启动daemonize yes
# pid进程号pidfile "/var/run/redis-sentinel-26380.pid"
# 日志文件logfile "/usr/local/redis/data/6380/sentinel.log"
# 哨兵服务数据存储dir "/usr/local/redis/data"
# 哨兵监控 sentinel monitor <mastername> <maste> <num>
# 故障转移后 master节点ip会发生变化sentinel monitor mymaster 182.92.189.235 6380 2
# 连接master节点 密码# 设置连接master和slave时的密码，注意的是sentinel不能分别为master和slave设置不同的密码，因此master和slave的密码应该设置相同。sentinel auth-pass mymaster xiu123#sentinel config-epoch mymaster 9#sentinel leader-epoch mymaster 9# 自动生成 从节点信息 但是此处没有自动生成sentinel known-slave mymaster 182.92.189.235 6381sentinel known-slave mymaster 182.92.189.235 6382
# 自动生成配置 启动回自动生成一些配置</num></maste></mastername>
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2.3.2、启动哨兵服务实例
#启动sentinel哨兵实例src/redis-sentinel sentinel-26380.conf
#查看sentinel的info信息src/redis-cli -p 26379127.0.0.1:26379>info
#可以看到Sentinel的info里已经识别出了redis的主从
#同理再次添加两个sentinel，端口26381和26382 并同理启动，注意上述配置文件里的对应数字都要修改
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sentinel集群都启动完毕后，会将哨兵集群的元数据信息写入所有sentinel的配置文件里去(追加在文件的最下面)，我们查看下如下配置文件sentinel-26380.conf，如下所示：
2.3.3、redis哨兵模式故障迁移
"shell
# 1、查看当前redis 集群服务 一主两从三哨兵
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# ps -ef | grep redis
root 1166 30926 0 22:43 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis
root 28998 1 0 21:12 ? 00:00:06 src/redis-server *:6380
root 29010 1 0 21:12 ? 00:00:06 src/redis-server *:6381
root 29020 1 0 21:12 ? 00:00:06 src/redis-server *:6382
root 31686 1 0 22:05 ? 00:00:05 src/redis-sentinel *:26380 [sentinel]
root 32553 1 0 22:22 ? 00:00:03 src/redis-sentinel *:26381 [sentinel]
root 32562 1 0 22:22 ? 00:00:03 src/redis-sentinel *:26382 [sentinel]
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# src/redis-cli -p 6380
127.0.0.1:6380> auth xiu123
OK
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=182.92.189.235,port=6381,state=online,offset=261525,lag=0
slave1:ip=182.92.189.235,port=6382,state=online,offset=261525,lag=1
... 省略部分代码
127.0.0.1:6380> quit
# 杀掉 redis
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# kill -9 28998
# 查看日志
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# tail -f data/6380/sentinel.log
# 该哨兵认为主观下线
31686:X 12 Nov 2021 22:45:40.110 # +sdown master mymaster 182.92.189.235 6382
# 到达主观下线阙值 则客观下线
31686:X 12 Nov 2021 22:45:40.181 # +odown master mymaster 182.92.189.235 6382 #quorum 2/2
31686:X 12 Nov 2021 22:45:40.181 # +new-epoch 18
# 尝试故障转移
31686:X 12 Nov 2021 22:45:40.181 # +try-failover master mymaster 182.92.189.235 6382
# 投票选举主节点
31686:X 12 Nov 2021 22:45:40.189 # +vote-for-leader ba9eed52de8664c3fd8d76d9728b42a309c3401b 18
# 选择主节点 6381
31686:X 12 Nov 2021 22:45:41.362 # +switch-master mymaster 182.92.189.235 6382 182.92.189.235 6381
#查看新的主从节点信息 主节点6381 从节点6382
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# src/redis-cli -p 6381
127.0.0.1:6381> auth xiu123
OK
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=182.92.189.235,port=6382,state=online,offset=469749,lag=0
"
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3、Redis 高可用集群
3.1、高可用集群模式
3.2、Redis-Cluster集群
redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用，读写分离 ，但是在这种模式下每台redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存，所以在redis3.0上加入了cluster模式，实现的redis的分布式存储，也就是说每台redis节点上存储不同的内容。
Redis-Cluster采用无中心结构,它的特点如下：
所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
客户端与redis节点直连,不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。
工作方式：
在redis的每一个节点上，都有这么两个东西，一个是插槽（slot），它的的取值范围是：0-16383。还有一个就是cluster，可以理解为是一个集群管理的插件。当我们的存取的key到达的时候，redis会根据crc16的算法得出一个结果（hash函数），然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，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。
为了保证高可用，redis-cluster集群引入了主从模式，一个主节点对应一个或者多个从节点，当主节点宕机的时候，就会启用从节点。当其它主节点ping一个主节点A时，如果半数以上的主节点与A通信超时，那么认为主节点A宕机了。如果主节点A和它的从节点A1都宕机了，那么该集群就无法再提供服务了。
redis集群是一个由多个主从节点群组成的分布式服务器群，它具有复制、高可用和分片特性。Redis集群不需要sentinel哨兵·也能完成节点移除和故障转移的功能。需要将每个节点设置成集群模式，这种集群模式没有中心节点，可水平扩展，据官方文档称可以线性扩展到上万个节点(官方推荐不超过1000个节点)。redis集群的性能和高可用性均优于之前版本的哨兵模式，且集群配置非常简单
3.3、Redis高可用集群搭建
3.3.1、redis集群搭建
redis集群需要至少三个master节点，我们这里搭建三个master节点，并且给每个master再搭建一个slave节点，总共6个redis节点，这里用三台机器部署6个redis实例，每台机器一主一从，搭建集群的步骤如下：
6383（主） 6384（从）
6385（主） 6386（从）
6387（主） 6388（从）
节点配置
# 是否静默启动
daemonize yes
#端口号
port 6383
# pid进程文件
pidfile /var/run/redis_6383.pid
#数据存储
dir /usr/local/redis/data/redis-cluster/6383/
# 指定日志存放目录
logfile "/usr/local/redis/data/cluster-6383.log"
#是否启动集群模式
cluster-enabled yes
#（集群节点信息文件，这里最好和port对应上）
cluster-config-file nodes-6383.conf
cluster-node-timeout 10000
# 关闭保护模式
protected-mode no
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创建集群
redis集群配置好后，在5.X版本之前需要需要使用ruby脚本去创建集群，但是5.x之后可以通过redis-cli 执行创建集群命令即可
# 分别启动redis实例
src/redis-server conf/cluster/638*/redis.conf
# 下面命令里的1代表为每个创建的主服务器节点创建一个从服务器节点
# 执行这条命令需要确认三台机器之间的redis实例要能相互访问，可以先简单把所有机器防火墙关掉，如果不关闭防火墙则需要打开redis服务端口和集群节点gossip通信端口16379(默认是在redis端口号上加1W)
# 关闭防火墙
# systemctl stop firewalld # 临时关闭防火墙
# systemctl disable firewalld # 禁止开机启动
# 注意：下面这条创建集群的命令大家不要直接复制，里面的空格编码可能有问题导致创建集群不成功
# 本次测试不远程连接 使用127.0.0.1 如果涉及远程连接需要设置真实公网ip
# -a 密码。 -- cluster create创建集群 --cluster-replicas 1 每一个master建立一个从节点 6个实例 中选择3个作为另外3个主节点的从节点，最终变成3主3从
src/redis-cli -a password --cluster create --cluster-replicas 1 127.0.0.1:6383 127.0.0.1:6384 127.0.0.1:6385 127.0.0.1:6386 127.0.0.1:6387 127.0.0.1:6388
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问题：
#1、这是由于创建集群中的某一个服务中曾经插入过数据，并且已经产生了持久化文件，重新再进行创建集群 此时需要flushall命令清空所有数据
[ERR] Node 127.0.0.1:6383 is not empty. Either the node already knows other nodes (check with CLUSTER NODES) or contains some key in database 0
#测试使用flush不好使用 只要找到配置文件对应数据存储目录 暴力rm删除
# 2、登陆某个集群出现 出现CLUSTERDOWN Hash slot not served 原因 启动集群实例后没有执行集群创建
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验证集群
读写key需要 对key进行hash 不使用集群模式登陆客户端，则我们只访问单独会提示让我们去对应的节点上进行操作
集群登陆
# 连接任意一个客户端即可：./redis-cli -c -h -p (-a访问服务端密码，-c表示集群模式，指定ip地址和端口号）
# -a 密码 -c 集群模式 -h ip -p port
src/redis-cli -a password -c -h 127.0.0.1 -p 6383
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#进行验证： cluster info（查看集群信息）、cluster nodes（查看节点列表）
#进行数据操作验证
#关闭集群则需要逐个进行关闭，使用命令：
src/redis-cli -a password -c -h 127.0.0.1 -p 638* shutdown
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3.3.2、集群故障转移
上述集群三主三从 。6386、6387、6388分别对应主节点6383、6384、6385的从，如果某个主节点宕机，则从节点会自动被选举为主节点继续对外提供服务，一定的容错机制保证高可用。注意存在从节点的情况下，主从节点不具备读写分离，读写都使用主节点
# 模拟redis的故障转移
#登陆节点 发现 name这个key在6384上 age这个key在6383上 wdih这个key在6385上
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# src/redis-cli -a xiu123 -c -h 127.0.0.1 -p 6383
127.0.0.1:6384> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6384
(nil)
127.0.0.1:6384> get age
-> Redirected to slot [741] located at 127.0.0.1:6383
"12"
127.0.0.1:6383> get width
-> Redirected to slot [15983] located at 127.0.0.1:6385
"110"
127.0.0.1:6385> quit
## 杀掉 6385这个主节点
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# kill -9 14187
# 重新登陆集群 获取 age、name 还是原来的节点 获取width 由6385转移到了6388 查看6380节点信息发现其变为了主节点
[root@iZ2ze505h9bgsa1t9twojyZ redis]# src/redis-cli -a xiu123 -c -h 127.0.0.1 -p 6383
127.0.0.1:6383> get age
"12"
# 这里因该是在选举master节点 导致集群短暂不可用(猜测)
127.0.0.1:6383> get name
(error) CLUSTERDOWN The cluster is down
127.0.0.1:6383> get name
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6384
"xieqx"
127.0.0.1:6384> get width
-> Redirected to slot [15983] located at 127.0.0.1:6388
"110"
127.0.0.1:6388> info replication
# Replication
role:master
# 杀掉 6388 则整个集群服务都不可用
127.0.0.1:6383> get name
(error) CLUSTERDOWN The cluster is down
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3.3.3、集群动态扩缩容
#复制之前6383节点配置 创建6389、6390节点 并启动实例
--- 集群扩容 ----
#1、 添加master节点
## add-node: 后面的分别跟着新加入的***master和集群的某个节点 NODE_ID***
src/redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:6389 127.0.0.1:6383 -a password
# 2、为增加的主节点添加从节点
#--cluster-slave 表明添加的是slave节点
## add-node: 后面的分别跟着新加入的****slave和slave对应的master NODE_ID***
#--cluster-master-id：表示slave对应的master的node ID
src/redis-cli --cluster add-node 127.0.0.1:6390 127.0.0.1:6389 --cluster-slave --cluster-master-id 353662f6868b187ad15bad9b7271b8f0848adf10 -a password
# 3、 重新分片slot
#-cluster-from：表示slot目前所在的节点的node ID，多个ID用逗号分隔
#--cluster-to：表示需要新分配节点的node ID（貌似每次只能分配一个）
# --cluster-slots：分配的slot数量
src/redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:6389 --cluster-from 47318cef1195f4281b7815bf66a41e31d68b6d16,0dbea2fff1554a3bbca70d28b81911e60c5bee6d,2fd29d61e867cb85e2e368ee62aebef33e7aaeb3 --cluster-to 353662f6868b187ad15bad9b7271b8f0848adf10 --cluster-slots 1024 -a password
#查看集群信息
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--- 集群缩容 ----
#下线节点127.0.0.1:6389（master）/127.0.0.1:6390（slave）
#（1）首先删除master对应的slave
#del-node后面跟着slave节点的 ip:port 和node ID
src/redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:6390 353662f6868b187ad15bad9b7271b8f0848adf10 -a password
#（2）清空master的slot 将一个下线的节点的slot重新分配到其他三个节点中
#reshard子命令前面已经介绍过了，这里需要注意的一点是，由于我们的集群一共有四个主节点，而每次reshard只能写一个目的节点，因此以上命令需要执行三次（--cluster-to对应不同的目的节点）。
#--cluster-yes：不回显需要迁移的slot，直接迁移。
src/redis-cli --cluster reshard 127.0.0.1:6389 --cluster-from 353662f6868b187ad15bad9b7271b8f0848adf10 --cluster-to 0dbea2fff1554a3bbca70d28b81911e60c5bee6d --cluster-slots 1024 --cluster-yes
#（3）下线（删除）节点 主节点
src/redis-cli --cluster del-node 127.0.0.1:6389 353662f6868b187ad15bad9b7271b8f0848adf10
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