Redis进阶学习总结（Docker搭建环境）

梦里梦外; 2022-10-16 13:27 182阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  一、主从复制
     *   *  环境搭建（一带N结构）
     *  二、哨兵模式
     *   *  环境搭建（一个哨兵）
     *  三、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩
     *   *  1、缓存穿透
         *   *  概念
             *  解决方案
         *  2、缓存击穿
         *   *  概念
             *  解决方案
         *  3、缓存雪崩
         *   *  概念
             *  解决方案

## 一、主从复制 ##

一个主服务器master，多个从服务器slave。主要作用：数据冗余、故障恢复、负载均衡、高可用集群。

**主机可以写，但从节点不能写只能读，主机中的信息都会被从节点保存，主节点宕机了从节点数据还保留着，且从节点的身份不变，等主节点恢复后从节点还能继续连接**

![xxxx][]

![xxx][]

查看主从复制的基本信息

127.0.0.1:6379> info replication
    # Replication
    role:master   # 当前角色master
    connected_slaves:0  # 从机0个
    master_failover_state:no-failover
    master_replid:f298b23a9266dd0860de5be3d776ada013e40e86
    master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
    master_repl_offset:0
    second_repl_offset:-1
    repl_backlog_active:0
    repl_backlog_size:1048576
    repl_backlog_first_byte_offset:0
    repl_backlog_histlen:0

### 环境搭建（一带N结构） ###

1、首先启动三个Redis容器

root@iZbp18qtvejt7jqx8ghcanZ:~# docker run -p 6379:6379 -d --name="redis00" bc8d70f9ef6c 
    2e76a9ca22c00e027d55d971b0d5bc265d16ad33f7891733b87fcbfcda592eef
    
    root@iZbp18qtvejt7jqx8ghcanZ:~# docker run -p 6389:6389 -d --name="redis01" bc8d70f9ef6c 
    51610b97d4cbdf745d1514800f3a00f5ffc7ea1d4feb23a4e53781bfb50777d0
    
    root@iZbp18qtvejt7jqx8ghcanZ:~# docker run -p 6399:6399 -d --name="redis02" bc8d70f9ef6c 
    1fcda7dd77cba51aa036591fe1a17dfb672f168e7b4d06ca15bbee17414329af
    
    root@iZbp18qtvejt7jqx8ghcanZ:~# docker ps
    CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED         STATUS         PORTS                              NAMES
    1fcda7dd77cb   bc8d70f9ef6c   "docker-entrypoint.s…"   3 minutes ago   Up 3 minutes   6379/tcp, 0.0.0.0:6399->6399/tcp   redis02
    51610b97d4cb   bc8d70f9ef6c   "docker-entrypoint.s…"   4 minutes ago   Up 3 minutes   6379/tcp, 0.0.0.0:6389->6389/tcp   redis01
    2e76a9ca22c0   bc8d70f9ef6c   "docker-entrypoint.s…"   7 seconds ago   Up 5 seconds   0.0.0.0:6379->6379/tcp             redis00

2、将官方的redis.conf文件从主机拷贝到三个容器内

root@zxh:~# docker cp ./redis.conf 2e76a9ca22c0:/usr/local/bin/
    root@zxh:~# docker cp ./redis.conf 51610b97d4cb:/usr/local/bin/
    root@zxh:~# docker cp ./redis.conf 1fcda7dd77cb:/usr/local/bin/

3、进入容器修改配置文件，以redis00机器为例：

root@zxh:~# docker exec -it 2e76a9ca22c0 /bin/bash
    root@2e76a9ca22c0:/data/# cd /usr/local/bin
    root@2e76a9ca22c0:/usr/local/bin# ls
    docker-entrypoint.sh  redis-check-aof  redis-sentinel
    gosu                  redis-check-rdb  redis-server
    redis-benchmark       redis-cli        redis.conf
    # 为了好辨识各个机器，配置文件名为：redis+机器编号+端口号.conf
    # 所以三个机器各名为：redis0079.conf、redis0189.conf、redis0299.conf
    root@2e76a9ca22c0:/usr/local/bin# mv redis.conf redis0079.conf

为了能在容器内编辑文件、查看ip信息和ping测试网络，还需要安装工具，三个机器都执行这个命令

root@2e76a9ca22c0:/usr/local/bin# apt update && apt install -y vim && apt install -y iproute2 && apt install -y iputils-ping

机器redis00的配置文件redis0079.conf修改内容如下

port 6379   ==改为==>   port 6379
    daemonize no   ==改为==>   daemonize yes
    pidfile /var/run/redis_6379.pid   ==改为==>   pidfile /var/run/redis_6379.pid
    logfile ""   ==改为==>   logfile "6379.log"
    dbfilename dump.rdb   ==改为==>   dbfilename dump6379.rdb

机器redis01的配置文件redis0189.conf修改内容如下

port 6389   ==改为==>   port 6389
    daemonize no   ==改为==>   daemonize yes
    pidfile /var/run/redis_6389.pid   ==改为==>   pidfile /var/run/redis_6389.pid
    logfile ""   ==改为==>   logfile "6389.log"
    dbfilename dump.rdb   ==改为==>   dbfilename dump6389.rdb

机器redis02的配置文件redis0299.conf修改内容如下

port 6399   ==改为==>   port 6399
    daemonize no   ==改为==>   daemonize yes
    pidfile /var/run/redis_6399.pid   ==改为==>   pidfile /var/run/redis_6399.pid
    logfile ""   ==改为==>   logfile "6399.log"
    dbfilename dump.rdb   ==改为==>   dbfilename dump6399.rdb

4、启动redis

redis00

root@2e76a9ca22c0:/usr/local/bin# redis-server /usr/local/bin/redis0079.conf

redis01

root@51610b97d4cb:/usr/local/bin# redis-server /usr/local/bin/redis0189.conf

redis02

root@1fcda7dd77cb:/usr/local/bin# redis-server /usr/local/bin/redis0299.conf

在主机上查看进程信息

![xxx][xxx 1]

此时每个redis服务都是主节点

5、配置从节点

主节点不用配置，从节点配置主节点地址

先获取主节点的 ip 地址

![xxx][xxx 2]

然后使用\*\*`slaveof` host port\*\*命令设置主节点的地址

![xxx][xxx 3]

上面使用命令的方式配置，只是暂时的，修改配置文件才是永久的

在redis01的redis0189.conf文件和redis02的redis0299.conf文件中

# replicaof <masterip> <masterport>改为replicaof 172.18.0.4 6379

之后重启redis01和redis02的redis服务，即可

如果想取消slave身份，配置文件模式只需注释掉即可，命令模式可以使用命令`slaveof no one`

## 二、哨兵模式 ##

在主从复制中，一旦主节点宕机了，其他节点不会发生改变，因此整个集群对外不能提供服务。哨兵模式就是增加N个哨兵，一直监听整个集群的主机，并选举出一个主节点，一旦主节点宕机了，就新选举出另一台主节点。

redis安装目录下的**redis-sentinel**工具就是充当哨兵作用，一般有多个哨兵，因为如果一个哨兵挂了，集群也就挂了

### 环境搭建（一个哨兵） ###

依旧使用主从复制的环境，一个主节点，两个从节点，然后继续下面的配置

1、修改redis0079.conf、redis0189.conf、redis0299.conf文件，修改内容相同

protected-mode yes# 改为，关闭安全模式，允许无密码访问protected-mode no

bind 127.0.0.1 -::1# 改为，监听所有地址bind * -::*

2、在任意节点增加一个配置文件。`sentinel.conf`，然后配置

# 哨兵 监视 监视名 地址 端口 票数sentinel monitor sentinel01 172.18.0.4 6379 1

3、运行哨兵工具

root@51610b97d4cb:/usr/local/bin# redis-sentinel sentinel.conf

4、测试

把master关闭，几秒钟后，就会在从节点中选举出一台作为主节点

![xxx][xxx 4]

即使刚刚宕机的主机恢复了，也只能当做从节点

## 三、缓存穿透、缓存击穿、缓存雪崩 ##

### 1、缓存穿透 ###

#### 概念 ####

我们一般是因为数据库查询较慢且消耗资源较大，因此使用缓存，也就是把数据存在内存中，但因为数据太多或其他原因，并不是数据库的所有数据都放进内存中，因此我们会设置一个策略，如果获取缓存中的数据时找不到了，就到数据库中寻找。现在有一个黑客，伪造了大量的请求，而且请求的数据不在缓存中，因此后台程序就会都到数据库中查找，缓存失去了意义，而且数据库将要承受大量的压力。

请求穿过缓存，到达数据库，这就是缓存击穿。

#### 解决方案 ####

有很多种，最常使用两种：

*  因为伪造的请求或者由于代码bug问题，请求一般会多次出现相同的key，而值为null，而相同的key每次都要到数据库查询，但偏偏查的没有意义，因为都是返回null。因此我们可以将请求的key设为null存储到缓存中
 *  使用布隆过滤器（常用）

**布隆过滤器原理**：

首先有一个bitmap，我们可以将它想象成一个数组，他有长度，有下标，存储的值只能为0或1

然后将我们的数据的key使用不同的hash函数运算，可以是3个hash函数

然后将得到的hash值对bitmap的长度求余，求余得到的结果就是bitmap的下标

然后将三个结果求余后对应bitmap下标的值设为1，代表该key存在

然后随着key增多，有些在bitmap中的位置可能发生重合，但没关系

最后请求过来时，计算请求的key的哈希值，找到对应的bit下标，判断该key是否存在，存在则访问缓存

> 如果一个请求的key计算的结果对应的bitmap下标值为1，那么该key可能存在，也可能不存在，因为有概率发生不同的key而hash值相同，并且还是计算3个hash值
> 
> 如果一个请求的key计算的结果对应的bitmap下标值为0，那么该key一定不存在

因此布隆过滤器存在一定概率的误判，但是我们可以接受。

### 2、缓存击穿 ###

#### 概念 ####

我们存储数据时会考虑到，可能有些key访问量不大，一直保存的话就会浪费空间，而对所有的key都设置了过期时间，就算过期了还能在再次处理请求之后，再保存到缓存中。如果某个key突然成为热点数据，几千万个请求对准了这个key，而该key刚好到达失效时间，那么几千万个请求由于得不到缓存中的结果，就会同时访问到数据库。数据库崩了之后，缓存中的key随着时间逐渐失效，然而数据库不能取到值，那么一个一个键逐渐失效，最后服务结束。

由于一个key的过期瞬间，大量的请求打到数据库，造成数据库宕机，随后一个一个key也是如此，这就是雪崩。

#### 解决方案 ####

没有很好的解决方案：

*  对程序中对key这个资源加锁，使得每次只有一个线程或进程访问。当然也可以使用队列。

### 3、缓存雪崩 ###

#### 概念 ####

和缓存击穿基本类似，但是缓存击穿是针对一个key的失效瞬间，而缓存雪崩是针对多个key同时失效的瞬间

#### 解决方案 ####

*  熔断机制

[xxxx]: /images/20221014/6853d7d95fab46dca878d7c9c4df223e.png
[xxx]: /images/20221014/8780338801044f46915bf6eadc413239.png
[xxx 1]: /images/20221014/9385b06d5f614513a32efceb0c69421d.png
[xxx 2]: /images/20221014/a8b754d8bcba4b2da2bab8d0a69a3d83.png
[xxx 3]: /images/20221014/ebe3578a06174c65b997a8097f87b4fd.png
[xxx 4]: /images/20221014/d17dd4c5d11244dcbaea23e169b9efd1.png