Redis主从复制&哨兵模式

深碍√TFBOYSˉ_ 2023-01-20 09:50 106阅读 0赞

参考: https://www.bilibili.com/video/BV1S54y1R7SB?p=36&t=340

目录

  • 1、基本概念
  • 2、环境配置
  • 3、一主二从配置
  • 4、复制原理
  • 5、改良版
  • 6、哨兵模式
      1. 简介
      1. 测试
      1. 优缺点
      1. 全部配置

1、基本概念

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他Redis服务器。前者为主节点（master/leader），后者为从节点（slave/follower）

  • 注意：数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点；Master以写为主，Slave以读为主
  • 主从复制—>读写分离，实际业务中%80都是读操作，通过复制到从机让从机处理读请求，减缓主机压力

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主从复制的作用：

  1. 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。
  2. 故障恢复：当主节点岀现问题时，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。
  3. 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，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。
  4. 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。

一般来说，要将 Redis运用于工程项目中，只使用一台Redis是万万不能的（宕机），原因如下：

  1. 从结构上，单个Redis服务器会发生单点故障，并且一台服务器需要处理所有的请求负载，压力较大
  2. 从容量上，单个Redis服务器内存容量有限，就算一台Redis服务器内存容量为256G，也不能将所有内存用作 Redis存储內存

一般来说，单台Redis最大使用内存不应该超过20G电商网站上的商品，一般都是一次上传，无数次浏览的，说专业点也就是”多读少写”，对于这种场景，我们可以使如下这种架构

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2、环境配置

默认情况下，每台Redis服务器都是主节点

  1. 127.0.0.1:6379> info replication    #查看主从复制的信息
  2. # Replication
  3. role:master    #角色:主机
  4. connected_slaves:0    #从机数:0
  5. master_replid:b562f00a58195bd9d9b50565f33e7acf9b76b8dd
  6. master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
  7. master_repl_offset:0
  8. second_repl_offset:-1
  9. repl_backlog_active:0
  10. repl_backlog_size:1048576
  11. repl_backlog_first_byte_offset:0
  12. repl_backlog_histlen:0

首先在主redis-cli主机拷贝三分redis.conf配置文件

  1. [root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6379.conf
  2. [root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6380.conf
  3. [root@zsr rconfig]# cp redis.conf redis6381.conf
  4. [root@zsr rconfig]# ls
  5. dump.rdb  redis6379.conf  redis6380.conf  redis6381.conf  redis.conf
  6. [root@zsr rconfig]# rm -rf dump.rdb 
  7. [root@zsr rconfig]# ls
  8. redis6379.conf  redis6380.conf  redis6381.conf  redis.conf
  • redis6379.conf
  • redis6380.conf
  • redis6381.conf

然后分别进行以下修改：

  1. port 端口号
  2. daemonize yes
  3. pidfile /var/run/redis_端口号.pid
  4. logfile "端口号.log"
  5. dbfilename dump端口号.rdb

然后打开三个redis-cli客户端，分别通过以上三个配置文件启动

  1. # 第一个redis-cli6379
  2. redis-server rconfig/redis6379.conf
  4. # 第二个redis-cli6380
  5. redis-server rconfig/redis6380.conf
  7. # 第三个redis-cli6381
  8. redis-server rconfig/redis6381.conf

然后回到主机，查看redis进程，可以看到三个redis服务启动成功

  1. [root@zsr rconfig]# ps -ef|grep redis
  2. root     10025  9986  0 19:12 pts/1    00:00:00 redis-cli -p 6379
  3. root     10623     1  0 Apr15 ?        00:01:48 redis-server 127.0.0.1:6379
  4. root     12440  9107  0 19:59 pts/0    00:00:00 redis-cli -p 6379
  5. root     16215     1  0 21:12 ?        00:00:00 redis-server 127.0.0.1:6380
  6. root     16240     1  0 21:13 ?        00:00:00 redis-server 127.0.0.1:6381
  7. root     16306 15535  0 21:14 pts/2    00:00:00 grep --color=auto redis

3、一主二从配置

默认情况下，每台Redis服务器都是主节点，我们只需要在选中的从机中配置即可

假设这里将79端口作为主机，80/81端口作为主机，则进行以下配置

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1️⃣ redis-cli6380中配置主机6379

  1. [root@zsr bin]# redis-cli -p 6380
  2. 127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
  3. OK
  4. 127.0.0.1:6380> INFO replication
  5. # Replication
  6. role:slave
  7. master_host:127.0.0.1
  8. master_port:6379
  9. master_link_status:up
  10. master_last_io_seconds_ago:3
  11. master_sync_in_progress:0
  12. slave_repl_offset:28
  13. slave_priority:100
  14. slave_read_only:1
  15. connected_slaves:0
  16. master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
  17. master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
  18. master_repl_offset:28
  19. second_repl_offset:-1
  20. repl_backlog_active:1
  21. repl_backlog_size:1048576
  22. repl_backlog_first_byte_offset:1
  23. repl_backlog_histlen:28

2️⃣ redis-cli6381中配置主机6379

  1. [root@zsr bin]# redis-cli -p 6381
  2. 127.0.0.1:6381> SLAVEOF 127.0.0.1 6379
  3. OK
  4. 127.0.0.1:6381> INFO replication
  5. # Replication
  6. role:slave
  7. master_host:127.0.0.1
  8. master_port:6379
  9. master_link_status:up
  10. master_last_io_seconds_ago:10
  11. master_sync_in_progress:0
  12. slave_repl_offset:434
  13. slave_priority:100
  14. slave_read_only:1
  15. connected_slaves:0
  16. master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
  17. master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
  18. master_repl_offset:434
  19. second_repl_offset:-1
  20. repl_backlog_active:1
  21. repl_backlog_size:1048576
  22. repl_backlog_first_byte_offset:421
  23. repl_backlog_histlen:14

然后回到redis-cli6379查看主从复制配置，可以看到多了两个从机

  1. 127.0.0.1:6379> INFO replication
  2. # Replication
  3. role:master
  4. connected_slaves:2
  5. slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=476,lag=0
  6. slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=476,lag=0
  7. master_replid:524f3729394a89d18549d25255b774e2b257fccc
  8. master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
  9. master_repl_offset:476
  10. second_repl_offset:-1
  11. repl_backlog_active:1
  12. repl_backlog_size:1048576
  13. repl_backlog_first_byte_offset:1
  14. repl_backlog_histlen:476

注意点

  • 还可以通过修改redis.conf配置文件实现主从复制实现
  • 配置好主从机后，从机不能写只能读，主机中的所有信息和数据，都会自动同步到从机
  • 如果主机断开连接，从机依然连接到主机，但是不能进行写操作；如果主机回来了，则恢复正常
  • 如果使用命令行配置的主从，如果从机重启，就会变成主机，但如果重新配置为从机，所有的数据立马恢复，与主机保持一致

4、复制原理

Slave 启动成功连接到 master 后会发送一个sync同步命令

Master接到命令，启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据集命令，在后台进程执行完毕之后，mastery将传送整个数据文件到save，并完成一次完全同步。

  • 全量复制：复制主机的所有数据到从机

    用于初次复制或其它无法进行部分复制的情况，将Master中的所有数据都发送给Slave。当数据量过大的时候，会造成很大的网络开销。

  • 增量复制：复制主机新添加的数据到从机

    用于处理在主从复制中因网络闪退等原因造成数据丢失场景，当Slave再次连上Master，如果条件允许，Master会补发丢失数据给Slave，因为补发的数据远远小于全量数据，可以有效避免全量复制的过高开销。但需要注意，如果网络中断时间过长，造成Master没有能够完整地保存中断期间执行的写命令，则无法进行部分复制，仍使用全量复制。

5、改良版

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我们进行修改，将redis-cli6381的主机设置为80
image-20210416221322705
image-20210416221358053
再查看redis-cli6379的主从信息，就80一个从机了
image-20210416221558661
查看此时redis-cli6380的主从配置，其有一个从机81，但还是一个从节点，所以仍然无法写入
image-20210416221648478
此时也可以完成主从复制，在redis-cli6379中存值，在6380和6381中都可以拿到

那如果主机6379断掉了，6380和6381此时仍然是从机，那么怎么进行写数据呢？

  • 我们可以执行SLAVEOF no one命令将该节点变为主机
    image-20210419213842550
  • 其他节点就可以手动连接到这个新的主机节点
  • 此时，如果原来的主机6379重新上线，6380仍然会是主机，也就是谋权篡位，原主人回来了也没用
    image-20210419213904642

6、哨兵模式

1. 简介

主从切换技术的方法是：当主服务器宕机后，需要手动把一台从服务器切换为主服务器，这就需要人工干预，费事费力，还会造成段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式，更多时候，我们优先考虑哨兵模式。 Redis从2.8开始正式提供了 Sentinel（哨兵）架构来解决这个问题

可以理解为谋朝篡位的自动版，哨兵模式能够后台监控主机是否故障，如果故障了根据投票数自动将从库转换为主库。

哨兵模式是一种特殊的模式，Reds提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。
image-20210419214005367
其原理是哨兵通过发送命令，等待Redis服务器响应，从而监控运行的多个Redis实例
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这里的哨兵有两个作用

  • 通过发送命令，让 Redis服务器返回监控其运行状态，包括主服务器和从服务器。
  • 当哨兵监测到 master宕机，会自动将 slave切换成 master，然后通过发布订阅模式通知其他的从服务器，修改配置文件，让它们切换主机。

然而一个哨兵进程对 Redis服务器进行监控，可能会岀现问题，为此，我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控，这样就形成了多哨兵模式。

image-20210419214240305

假设主服务器宕机，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会马上进行 failover故障转移 过程，仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用，这个现象成为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用，并且数量达到一定值时，那么哨兵之间就会进行一次投票，投票的结果由一个哨兵发起，进行 failover[故障转移]操作。切换成功后，就会通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的从服务器实现切换主机，这个过程称为客观下线

2. 测试

测试：在上述一主二从的环境下进行配置

1️⃣ 编写哨兵的配置文件sentinel.conf

  1. # 语法: sentinel monitor 被监控的名称 ip port 1(代表主机下线的从机投票选举新主机)
  2. sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1

2️⃣ 启动哨兵

  1. [root@zsr bin]# redis-sentinel rconfig/sentinel.conf 
  2. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # oO0OoO0OoO0Oo Redis is starting oO0OoO0OoO0Oo
  3. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # Redis version=6.0.6, bits=64, commit=00000000, modified=0, pid=9917, just started
  4. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.131 # Configuration loaded
  5.                 _._                                                  
  6.            _.-``__ ''-._ _.-`` `.  `_. ''-._ Redis 6.0.6 (00000000/0) 64 bit .-`` .-```. ```\/ _.,_ ''-._ ( ' , .-`  | `, ) Running in sentinel mode |`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'| Port: 26379 | `-._ `._ / _.-'    |     PID: 9917
  7.   `-._ `-._  `-./ _.-' _.-' |`-._`-._ `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  
  8.  |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io        
  9.   `-._ `-._`-.__.-'_.-' _.-' |`-._`-._ `-.__.-' _.-'_.-'|                                  
  10.  |    `-._`-._        _.-'_.-'    |                                  
  11.   `-._ `-._`-.__.-'_.-' _.-' `-._    `-.__.-' _.-' `-._        _.-' `-.__.-'                                               
  13. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.133 # WARNING: The TCP backlog setting of 511 cannot be enforced because /proc/sys/net/core/somaxconn is set to the lower value of 128.
  14. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.137 # Sentinel ID is 592346c17e5c49abf8f26b1283cce81c795ab630
  15. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.137 # +monitor master myredis 127.0.0.1 6379 quorum 1
  16. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.138 * +slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
  17. 9917:X 19 Apr 2021 21:51:42.142 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379

3️⃣ 测试

如果我们关闭主机6379，等待一段时间后，哨兵就会随机选取一个新的主机(投票算法)

  1. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +sdown master myredis 127.0.0.1 6379
  2. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +odown master myredis 127.0.0.1 6379 #quorum 1/1
  3. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +new-epoch 1
  4. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.943 # +try-failover master myredis 127.0.0.1 6379
  5. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +vote-for-leader 592346c17e5c49abf8f26b1283cce81c795ab630 1
  6. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +elected-leader master myredis 127.0.0.1 6379
  7. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:46.947 # +failover-state-select-slave master myredis 127.0.0.1 6379
  8. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.047 # +selected-slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
  9. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.047 * +failover-state-send-slaveof-noone slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
  10. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.147 * +failover-state-wait-promotion slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
  11. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.902 # +promoted-slave slave 127.0.0.1:6380 127.0.0.1 6380 @ myredis 127.0.0.1 6379
  12. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.902 # +failover-state-reconf-slaves master myredis 127.0.0.1 6379
  13. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:47.987 * +slave-reconf-sent slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
  14. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:48.934 * +slave-reconf-inprog slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
  15. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:48.934 * +slave-reconf-done slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6379
  16. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 # +failover-end master myredis 127.0.0.1 6379
  17. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 # +switch-master myredis 127.0.0.1 6379 127.0.0.1 6380
  18. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 * +slave slave 127.0.0.1:6381 127.0.0.1 6381 @ myredis 127.0.0.1 6380
  19. 9917:X 19 Apr 2021 21:55:49.035 * +slave slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ myredis 127.0.0.1 6380
  20. 9917:X 19 Apr 2021 21:56:19.060 # +sdown slave 127.0.0.1:6379 127.0.0.1 6379 @ myredis 127.0.0.1 6380

可以看到新的主机位6381，此时如果6379回来了，那么它只能作为6381的从机

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3. 优缺点

优点：

  • 哨兵集群，基于主从复制模式，拥有所有主从配置优点
  • 主从可以切换，故障可以转移，系统的可用性会更好
  • 哨兵模式是主从模式的升级版，从手动-》自动

缺点：

  • Redis不方便做在线扩容，集群容量一旦到达上限，扩容问题就很麻烦
  • 实现哨兵模式的配置很麻烦，里面有很多选择

4. 全部配置

  1. # Example sentinel.conf
  3. # 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
  4. port 26379
  6. # 哨兵sentinel的工作目录
  7. dir /tmp
  9. # 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port 
  10. # master-name 可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。
  11. # quorum 当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联 那么这时 客观上认为主节点失联了
  12. # sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
  13.   sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
  15. # 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
  16. # 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码
  17. # sentinel auth-pass <master-name> <password>
  18. sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
  21. # 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒
  22. # sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
  23. sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
  25. # 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步，
  26. 这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，
  27. 但是如果这个数字越大，就意味着越 多的slave因为replication而不可用。
  28. 可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
  29. # sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>
  30. sentinel parallel-syncs mymaster 1
  34. # 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面： 
  35. #1.同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
  36. #2.当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
  37. #3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。 
  38. #4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了
  39. # 默认三分钟
  40. # sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
  41. sentinel failover-timeout mymaster 180000
  43. # SCRIPTS EXECUTION
  45. #配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
  46. #对于脚本的运行结果有以下规则：
  47. #若脚本执行后返回1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为10
  48. #若脚本执行后返回2，或者比2更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。
  49. #如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为1时的行为相同。
  50. #一个脚本的最大执行时间为60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个SIGKILL信号终止，之后重新执行。
  52. #通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时（比如说redis实例的主观失效和客观失效等等），将会去调用这个脚本，
  53. #这时这个脚本应该通过邮件，SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时，将传给脚本两个参数，
  54. #一个是事件的类型，
  55. #一个是事件的描述。
  56. #如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则sentinel无法正常启动成功。
  57. #通知脚本
  58. # sentinel notification-script <master-name> <script-path>
  59.   sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
  61. # 客户端重新配置主节点参数脚本
  62. # 当一个master由于failover而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。
  63. # 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
  64. # <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>
  65. # 目前<state>总是“failover”,
  66. # <role>是“leader”或者“observer”中的一个。 
  67. # 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
  68. # 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。
  69. # sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
  70.  sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

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