Redis三大集群模式

news2024/9/25 19:21:57

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Redis 支持三种集群方案

  • 主从复制模式
  • Sentinel（哨兵）模式
  • Cluster 模式

为什么要使用集群模式

[1]解决单机故障问题
[2]解决单机压力问题

Redis 集群的三种模式🍉

一.主从复制模式🍉

主从复制原理🥝

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  • 从服务器连接主服务器，发送SYNC命令；
  • 主服务器接收到SYNC命名后，开始执行BGSAVE命令生成RDB文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令；
  • 主服务器BGSAVE执行完后，向所有从服务器发送快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令；
  • 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照；
  • 主服务器快照发送完毕后开始向从服务器发送缓冲区中的写命令；
  • 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令；（从服务器初始化完成）
  • 主服务器每执行一个写命令就会向从服务器发送相同的写命令，从服务器接收并执行收到的写命令（从服务器初始化完成后的操作）

主从复制优缺点🥝

优点

  • 支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离
  • Slave同样可以接受其它Slaves的连接和同步请求，这样可以有效的分载Master的同步压力。
  • Master Server是以非阻塞的方式为Slaves提供服务。所以在Master-Slave同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求。
  • Slave Server同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据
    缺点
  • Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。
  • 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。
  • 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。

实现主从复制模式🥝

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1.准备🍓

一台linux服务。 开三个redis服务----通过修改port----6380 [主] 6381 6382[从]。
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修改: 
1.port端口号
2.rdb文件名dump638X.rbd
3.关闭aof

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2.启动上面三个redis服务🍓

redis-server redis6380.conf
redis-server redis6381.conf
redis-server redis6382.conf

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3. 进入相应的客户端🍓

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4.查看每个redis服务的角色🍓

//查看redis服务角色
info replication

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5.配置主从关系🍓

发现他们都是master角色，如何分配主从关系:
配从不配主: slaveof 主节点ip 主节点port

//在从节点中配置主节点
slaveof 192.168.179.129 6380

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主节点修改数据时，主节点的数据会同步到所有的从节点。

从节点只能进行读操作，不能执行写操作。

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(1) 如果主节点宕机，从节点会不会篡位？—不会自动上位。

(2) 如果增加一个从节点，该节点会不会把之前主节点的数据同步过来?----一定同步

二、哨兵模式🍉

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当主服务器中断服务后，可以将一个从服务器升级为主服务器，以便继续提供服务，但是这个过程需要人工手动来操作。 为此，Redis 2.8中提供了哨兵工具来实现自动化的系统监控和故障恢复功能。

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。

哨兵的工作方式🥝

  • 每个Sentinel（哨兵）进程以每秒钟一次的频率向整个集群中的Master主服务器，Slave从服务器以及其他Sentinel（哨兵）进程发送一个 PING 命令。
  • 如果一个实例（instance）距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值， 则这个实例会被 Sentinel（哨兵）进程标记为主观下线（SDOWN）
  • 如果一个Master主服务器被标记为主观下线（SDOWN），则正在监视这个Master主服务器的所有 Sentinel（哨兵）进程要以每秒一次的频率确认Master主服务器的确进入了主观下线状态
  • 当有足够数量的 Sentinel（哨兵）进程（大于等于配置文件指定的值）在指定的时间范围内确认Master主服务器进入了主观下线状态（SDOWN）， 则Master主服务器会被标记为客观下线（ODOWN）
  • 在一般情况下， 每个 Sentinel（哨兵）进程会以每 10 秒一次的频率向集群中的所有Master主服务器、Slave从服务器发送 INFO 命令。
  • 当Master主服务器被 Sentinel（哨兵）进程标记为客观下线（ODOWN）时，Sentinel（哨兵）进程向下线的 Master主服务器的所有 Slave从服务器发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为每秒一次。
  • 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。

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。

实现哨兵模式🥝

1.修改哨兵的配置🍓

在sentinel.conf配置文件中修改
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2.启动哨兵模式🍓

//启动哨兵模式 
redis-sentinel sentinel.conf 
//结束redis进程
shutdown
//退出
exit

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3.测试🍓

使用shutdown让主节点宕机 观察sentinel的控制台

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如果原来的master回来，跟着现在的master混。

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三、集群模式🍉

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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，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。

存储原理🥝

redis 集群中内置了 16384 个哈希槽，当需要在 Redis 集群中放置一个 key-value时，redis 先对 key 使用 crc16 算法算出一个整数结果，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，redis 会根据节点数量大致均等的将哈希槽映射到不同的节点。

当你往Redis Cluster中加入一个Key时，会根据crc16(key) mod 16384计算这个key应该分布到哪个hash slot中，一个hash slot中会有很多key和value。你可以理解成表的分区，使用单节点时的redis时只有一个表，所有的key都放在这个表里；改用Redis Cluster以后会自动为你生成16384个分区表，你insert数据时会根据上面的简单算法来决定你的key应该存在哪个分区，每个分区里有很多key。

实现集群模式🥝

1.准备🍓

搭建三主三从:
7001~7006: 6台redis服务。
创建一个文件夹cluster存放6个redis的配置文件
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修改6台redis配置文件–必须redis服务是空的

（1）端口号
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(2) bind绑定—任意

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(2) dump文件的名称

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（3）必须开启aof模式并修改文件名
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（4）开启集群模式
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2.开启上面6台redis服务🍓

//在配置文件所在目录启动redis服务
redis-server redisXXX.conf

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3.分槽，以及设置主从关系🍓

//分槽  设置主从关系
 redis-cli --cluster create --cluster-replicas 1 192.168.179.129:7001 192.168.179.129:7002 192.168.179.129:7003 192.168.179.129:7004 192.168.179.129:7005 192.168.179.129:7006

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4.测试🍓

//启动集群模式
redis-cli -c -h 192.168.179.129 -p 7001
//分配槽时输入yes

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