前言
在生产环境中，除了采用持久化方式实现 Redis 的高可用性，还可以采用主从复制、哨兵模式和 Cluster 集群的方法确保数据的持久性和可靠性。
目录
一、主从复制
1. 概述
2. 作用
3. 主从复制流程
4. 部署
4.1 安装 redis
4.2 编辑 master 节点配置文件
4.3 编辑 slave 节点配置文件
4.4 验证主从效果
二、哨兵模式
1. 概述
2. 结构
2. 功能与原理
3. 作用
4. 故障转移机制
5. 主节点选举的过程
6. 搭建 redis 哨兵模式
6.1 所有节点修改哨兵模式配置文件
6.2 启动哨兵模式
6.3 查看哨兵信息
6.4 查看日志并模拟 master 故障
6.5 再次查看哨兵信息
一、主从复制
1. 概述
主从复制是高可用 Redis 的基础，将一台 Redis 服务器的数据复制到其它的 Redis 服务器。前者 为主 master，后者为 slave，单向从主到从；主可以有多个从，从只能有一个主。
2. 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：当主节点出现问题时，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，由从节点提供读服务（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
3. 主从复制流程
① 启动一个 slave 机器进程，从 redis 会向主发送 sync 同步数据请求
② 主 redis 会 fork 一个子进程，会产生 rdb 文件（完全备份文件的过程）
③ rdb 文件的持久化完成后，主 redis 会将 rdb 文件和缓存起来的命令推送给从服务器
④ 复制、推送完后后，主 redis 会持续的同步操作命令，利用 aof（增备）持久化功能
⑤ 在下一台 redis 接入主从复制之前，会持续利用 aof 的方式同步数据给从服务器
4. 部署
环境准备：关闭防火墙与核心防护
- master节点： 192.168.190.100
- slave1节点： 192.168.190.101
- slave2节点： 192.168.190.102
4.1 安装 redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt/
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.7.tar.gz
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd redis-5.0.7/
make -j 2 && 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/
4.2 编辑 master 节点配置文件
[root@master ~]# vim /etc/redis/6379.conf
70 bind 0.0.0.0 # 修改监听地址为0.0.0.0
137 daemonize yes # 开启守护进程
172 logfile /var/log/redis_6379.log # 指定日志文件目录
264 dir /var/lib/redis/6379 # 指定工作目录
700 appendonly yes # 开启AOF持久化功能
[root@master ~]# /etc/init.d/redis_6379 restart选择配置 systemd 管理服务：
[root@master ~]# vim /usr/lib/systemd/system/redis.service
[Unit] # 包含了关于服务单元的描述信息
Description=Redis Server # 描述服务
After=network.target # 指定了服务应该在网络服务启动后启动
[Service] # 包含了关于服务如何运行的配置信息
PIDFile=/var/run/redis_6379.pid # 方便使用pid号进行操作
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /etc/redis/6379.conf # 指定了启动Redis服务时要执行的命令
ExecStop=/usr/local/redis/bin/redis-cli shutdown # 指定了停止Redis服务时要执行的命令，这里是使用redis-cli发送shutdown命令
Restart=always # 指定了服务在意外终止时应该自动重新启动
[Install] # 定义了如何安装这个服务
WantedBy=multi-user.target # 安装字符界面，指定了在多用户模式下启用这个服务
[root@master ~]# systemctl daemon-reload
[root@localhost ~]# systemctl start redis.service
[root@localhost ~]# systemctl status redis.service
● redis.service - Redis Server
Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/redis.service; disabled; vendor preset: disabled)
Active: active (running) since 三 2024-04-03 17:56:18 CST; 6s ago
Main PID: 5473 (redis-server)
4.3 编辑 slave 节点配置文件
[root@slave1 ~]# vim /etc/redis/6379.conf
70 bind 0.0.0.0 # 修改监听地址为0.0.0.0
137 daemonize yes # 开启守护进程
172 logfile /var/log/redis_6379.log # 指定日志文件目录
264 dir /var/lib/redis/6379 # 指定工作目录
288 replicaof 192.168.190.100 6379 # 指定要同步的Master节点IP和端口
700 appendonly yes # 开启AOF持久化功能
[root@slave1 ~]# scp -p /etc/redis/6379.conf root@192.168.190.102:/etc/redis/
/etc/init.d/redis_6379 restart # 两台从服务器均重启redis服务4.4 验证主从效果
① 在 master 节点上验证从节点
[root@master ~]# redis-cli info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.190.101,port=6379,state=online,offset=98,lag=0
slave1:ip=192.168.190.102,port=6379,state=online,offset=98,lag=1
[root@master ~]# tail -f /var/log/redis_6379.log
② 在 master 数据库存放数据
[root@master ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set a 1
OK
127.0.0.1:6379> get a
"1"
③ 在 slave 数据库获取数据
[root@slave1 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> get a
"1"
[root@slave2 ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> get a
"1"
# 至此实现主从复制二、哨兵模式
1. 概述
主从切换需要人工干预，为了解决主从复制的缺点，在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移。
2. 结构
哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的 redis 节点，不存储数据
数据节点：主节点和从节点都是数据节点
2. 功能与原理
哨兵（sentinel）是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的 Master并将所有slave连接到新的 Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。
3. 作用
监控：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常（哨兵间也会监测）
自动故障转移：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将其中一个从节点升级为新的主节点，并让其它从节点改为复制新的主节点
通知（提醒）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端
4. 故障转移机制
① 由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障，每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次 ping 命令做一次心跳检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了（单方面的）。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。
② 当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过 Raft 算法（选举算法）实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为 leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。
③ 由 leader 哨兵节点执行故障转移，过程如下：
- 将某一个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点
- 若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点
- 通知客户端主节点已经更换
注意：客观下线是主节点才有的概念；如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。
5. 主节点选举的过程
监控对象：
- 哨兵对主从复制集群进行监控：所有redis数据节点
- 哨兵与哨兵之间进行相互监控：哨兵彼此
监控目的：
- 哨兵监控所有的 redis 数据库的目的：为了实现故障自动故障切
- 哨兵与哨兵之间的监控目的：检测彼此的存活状态
故障切换过程：
① 当master 挂掉，哨兵会及时发现之后 进行投票机制，选发现，举出一个新的master服务器（一定是基数）
② 完成 salve 到 master 的切换
③ 完成其他的从服务器对新的 master 配置
6. 搭建 redis 哨兵模式
6.1 所有节点修改哨兵模式配置文件
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
17 protected-mode no # 关闭保护模式
21 port 26379 # Redis哨兵默认的监听端口
26 daemonize yes # 指定sentinel为后台启动
36 logfile "/var/log/sentinel.log" # 指定日志存放路径
65 dir /var/lib/redis/6379 # 指定数据库存放路径
84 sentinel monitor mymaster 192.168.190.100 6379 2 # 修改master ip
# 指定该哨兵节点监控192.168.190.100:6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关：至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移
113 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000 # 判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
146 sentinel failover-timeout mymaster 180000 # 故障节点的最大超时时间为180000（180秒）6.2 启动哨兵模式
注意：先启 master，再启 slave
[root@master ~]# cd /opt/redis-5.0.7/
[root@master redis-5.0.7]# redis-sentinel sentinel.conf &
[1] 6728
[root@slave1 ~]# cd /opt/redis-5.0.7/
[root@slave1 redis-5.0.7]# redis-sentinel sentinel.conf &
[1] 41954
[root@slave2 ~]# cd /opt/redis-5.0.7/
[root@slave2 redis-5.0.7]# redis-sentinel sentinel.conf &
[1] 8273
6.3 查看哨兵信息
[root@slave2 ~]# 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=192.168.190.100:6379,slaves=2,sentinels=3
# 名为 "mymaster" 的主节点的详细信息。它显示该主节点的状态正常（status=ok），地址为 192.168.190.100:6379，有 2 个从节点（slaves）和 3 个 Sentinel。6.4 查看日志并模拟 master 故障
[root@master ~]# systemctl stop redis.service[root@slave2 ~]# tail -f /var/log/sentinel.log
8261:X 03 Apr 2024 19:47:03.639 # +config-update-from sentinel f6084d790599b7c806cde643fcf083df6f782182 192.168.190.101 26379 @ mymaster 192.168.190.100 6379
# 表示一个 Sentinel 实例收到了来自另一个 Sentinel 实例的配置更新
8261:X 03 Apr 2024 19:47:03.639 # +switch-master mymaster 192.168.190.100 6379 192.168.190.102 6379
# 名为 "mymaster" 的主节点从地址 192.168.190.100:6379 切换到了新地址 192.168.190.102:6379。这通常代表着故障转移（failover）的发生，即主节点切换到了另一个地址上
8261:X 03 Apr 2024 19:47:03.640 * +slave slave 192.168.190.101:6379 192.168.190.101 6379 @ mymaster 192.168.190.102 6379
8261:X 03 Apr 2024 19:47:03.640 * +slave slave 192.168.190.100:6379 192.168.190.100 6379 @ mymaster 192.168.190.102 6379
# 表示两个从节点已经成功地重新连接到新的主节点地址 192.168.190.102:6379。
8261:X 03 Apr 2024 19:47:33.715 # +sdown slave 192.168.190.100:6379 192.168.190.100 6379 @ mymaster 192.168.190.102 6379
6.5 再次查看哨兵信息
[root@master ~]# 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=192.168.190.102:6379,slaves=2,sentinels=3
