【Redis7】--5.复制、哨兵

复制

Redis复制是Redis的一项核心功能，用于将一个Redis数据库的所有数据复制到另一个Redis实例上，Redis复制可以提高系统的可用性、可靠性和扩展性，使得在发送故障时可以快速地恢复数据

Redis复制支持主从复制和从从复制两种方式，可以根据实际情况选择不同的方式来部署和管理Redis实例

• 主从复制

• 从从复制

就是主从复制，master以写为主，slave以读为主

当master数据变化的时候，自动将新的数据异步同步到到其他slave数据库

1.环境配置

(1)克隆两个虚拟机，一主二仆，Redis设为主节点，Redis1和Redis2设为从节点

(2)三边网络都ping通且关闭防火墙

(3)修改redis.conf配置文件(redis6379.conf为例)

直接把最初的配置文件复制到之前自定义生成的/myredis下面，命名加上端口号

• 开启daemonize yes

• 注释掉bind 127.0.0.1

• protected-mode no

• 指定端口

• 指定当前工作目录,dir

• pid文件名字,pidfile

• log文件名字,logfile

• requirepass

• dump.rdb名字

• aof文件，appendfilename

• 从机需要配置，主机不用

2.一主二仆

从节点配置了需要连接的主节点后，打开Redis客户端即可自动连接到主节点。并且开始同步主节点的数据。
这里我们需要先主后从依次启动服务端 server，这里读取刚刚写好的配置文件，同时记得这次启动要写好端口号，要不然默认访问6379，而配置文件又没配置6379在哪。

配从库不配主库

• 配置从机6380

• 配置从机6381

先master后两台slave依次启动

主从关系查看

主机日志：

从机日志：

命令：使用info replication命令查看

‘

3.常见问题

1.从机可以执行写命令吗？

slave不可以执行写命令。master负责写命令，slave负责读命令，当然master也可以读命令。

即使slave是另一台slave的master，也不能执行写命令。

2.slave是从头开始复制还是从切入点开始复制?

在 Redis 复制中，从节点（Slave）可以选择从头开始复制或者从切入点开始复制。

当从节点第一次连接主节点时，如果主节点没有持久化数据，从节点将从头开始复制。即主节点会将自己的全部数据发送给从节点，从节点将接收并保存全部数据。

当从节点与主节点已经建立了连接，并且已经有了初始数据同步，如果从节点断开与主节点的连接后重新连接，从节点可以选择从上次同步的位置（复制偏移量）继续同步数据，这样可以避免从头开始复制所带来的性能影响和数据冗余。
（master会检查backlog里面的offset，master和slave都会保存一个复制的offset和一个masterId）

需要注意的是，如果从节点断开与主节点的连接时间过长，主节点可能已经自动执行了 BGSAVE 命令，生成了新的 RDB 文件，此时从节点需要从头开始复制。此外，如果从节点的内存不足，也可能需要从头开始复制，以避免内存溢出。

比如master写到k3，slave启动后会同步k3及之前的数据，然后跟随master同步数据。

3.主机shutdown后，从机会上位吗？

主节点关闭后，从节点不会变成主节点，它们会等待主节点重新启动，但是从节点的数据可以正常读取。

主节点重启后，主从关系依旧存在。

上面的配置都是配置文件固定写死

还可以使用命令操作手动指定

从机停机去掉配置文件中的配置项，3台目前都是主机状态，各不从属

3台主机：

预设的从机上执行命令：slaveof主库IP 主库端口

用命令使用的话，2台从机重启后，关系还在吗？

重启后，关系不在，临时命令，只是单次生效

配置文件vs命令

配置文件：持久稳定

命令：当次生效

4.薪火相传

上一个slave可以是下一个slave的master,slave同样可以接收其他slaves的连接和同步请求，那么该slave作为了链条中下一个的master，可以有效减轻主master的写压力

中途变更转向：会清除之前的数据，重新建立拷贝最新的

命令：slaveof 新主库IP 新主库端口

5.反客为主

命令：slaveof no one

使当前数据库停止与其他数据库的同步，转成主数据库

6.复制原理和工作流程

（1）从节点向主节点发送 SYNC 命令，请求全量复制。

（2）主节点接收到 SYNC 命令后，开始执行 BGSAVE 命令生成 RDB 文件，并在生成过程中记录所有执行的写命令。

（3）主节点在 BGSAVE 命令执行完毕后，将生成的 RDB 文件发送给从节点，同时将在执行 BGSAVE 命令期间记录的写命令发送给从节点，让从节点进行执行。

（4）从节点接收到主节点发送的 RDB 文件和写命令，并执行相应的操作来保持与主节点的数据一致。

（5）从节点持续监听主节点发来的新命令，并将其执行，以保持与主节点的数据同步。

（6）为了保持主节点和从节点之间的通信，master会发出PING包的周期默认是10秒：repl-ping-replica-period 10（在661行）

（6）当主节点发生故障时，从节点会尝试与其他主节点建立连接，并选举出一个新的主节点，从而成为新的从节点，保证系统的可用性和可靠性。

需要注意的是，Redis 复制是异步的，因此从节点可能存在数据不一致的情况。为了避免数据不一致，可以设置 Redis 的复制偏移量（replication offset），当从节点与主节点连接断开后，从节点可以通过该偏移量快速地同步数据。

7.复制的缺点

（1）数据同步延迟：由于 Redis 复制是异步的，从节点的数据可能会与主节点存在一定的延迟，因此从节点可能无法实时获取到最新的数据

（2）单点故障：当主节点发生故障时，需要手动进行故障转移或者使用集群来保证系统的可用性

（3）网络通信问题：当网络出现故障或者通信延迟过高时，复制的效率会受到影响，从节点可能无法及时接收到主节点发送的数据

（4）内存消耗问题：当从节点处理不过来主节点发送过来的写命令时，从节点会自动触发执行全量复制，这会导致从节点内存消耗变大

（5）数据安全问题：当主节点的数据被误删或者篡改时，从节点也会受到影响，因此需要采取一定的措施来保证数据的安全性

需要注意的是，这些缺点并不是 Redis 复制本身的问题，而是分布式系统中常见的问题，需要根据实际情况进行综合考虑和处理

哨兵

Redis Sentinel(哨兵)是Redis的高可用性解决方案之一，它可以用于监控和管理Redis主从复制集群，并在主节点发生故障时自动将节点升级为新的主节点，从而保证系统的高可用性和可靠性

Redis Sentinel 的主要功能如下：

1.监控 Redis 主节点和从节点的状态，包括节点的可用性、延迟等情况。

2.自动发现和识别 Redis 主从复制集群的拓扑结构。
3.在主节点发生故障时，自动将从节点升级为新的主节点，并将其他从节点重新连接到新的主节点。
4.支持 Redis 集群的自动故障转移、故障恢复和配置管理等功能。
5.提供监控和管理 Redis 集群的 API 和命令行工具。

1.环境配置

前提说明：
3个哨兵：自动监控和维护集群，不存放数据，只是吹哨人

1主2从：用于数据读取和存放

1.1配置三个哨兵实例

三个哨兵实例需要三台虚拟机，考虑到机器性能有限，这里将三个哨兵实例配置到一台虚拟机上(这里配置到主节点的那台虚拟机)，配置三份不同的哨兵配置文件即可：sentinel26379.conf、sentinel26380.conf、sentinel26381.conf，将它们存放到/myredis下。

1.2修改哨兵配置文件的内容

/myredis目录下新建或拷贝sentinel.conf内容，名字不能错

先查看/opt目录下默认的sentinel.conf文件的内容

基础配置

• 关闭保护模式：protected-mode no
• 开启后台运行：daemonize yes
• 配置哨兵服务端口号：port 26379 （三个文件要不一样）
• 日志文件路径：logfile “/myredis/sentinel26379.log”
• pid文件路径：pidfile /var/run/redis-sentinel26379.pid
• 工作目录：dir /myredis

主要配置

• 设置要监控的master：master monitor

master-name：给master取的名字。

quorum：同意故障迁移的法定票数。即表示有几个哨兵认可主观下线。达到一定票数后认定为客观下线(宕机、不可用)

• 配置连接master服务的密码：sentinel-auth-pass

其他配置

sentinel down-after-milliseconds

指定多少毫秒之后，主节点没有应答哨兵，此时哨兵主观上认为主节点下线

sentinel parallel-syncs

表示允许并行同步的slave个数，当Master挂了后，哨兵会选出新的Master，此时，剩余的slave会向新的master发起同步数据

sentinel failover-timeout

故障转移的超时时间，进行故障转移时，如果超过设置的毫秒，表示故障转移失败

sentinel notification-script

配置当某一事件发生时所需要执行的脚本

sentinel client-reconfig-script

客户端重新配置主节点参数脚本

去除配置文件的注释，最终配置文件sentinel26379.conf的内容如下，sentinel26380.conf和sentinel26381.conf稍作修改即可

bind 0.0.0.0
daemonize yes
protected-mode no
port 26379
logfile "/myredis/sentinel26379.log"
pidfile /var/run/redis-sentinel26379.pid
dir /myredis
sentinel monitor mymaster 192.168.101.110 6379 2
sentinel auth-pass mymaster 123456
1
2
3
4
5
6
7
8
9

1.3配置主节点的访问密码

主节点宕机后，哨兵会选举一个从节点作为主节点，而之前的主节点会变成从节点，所以需要配置访问新主节点的密码。

这里所有节点都设置为同一密码，方便操作。

2.实操演示

2.1启动三个哨兵实例

这里在redis(6379)那台机器上启动三个哨兵实例。

启动哨兵服务有两种方式：

• 使用redis-sentinel程序启动：redis-sentinel sentinel.conf
• 使用redis-server程序启动：redis-server sentinel.conf --sentinel

启动3个哨兵，完成监控：

• redis-sentinel sentinel26379.conf --sentinel

• redis-sentinel sentinel26380.conf --sentinel

• redis-sentinel sentinel26381.conf --sentinel

2.2测试主从复制

启动3个哨兵监控后再测试一次主从复制

2.3查看sentinel日志文件

工作中排查问题肯定是要去查日志文件，这里可以发现，每个哨兵都会在日志把主机和从机记录，也会把所有其他哨兵一并记录，日志中写明他们保存在 disk，也就是磁盘里，那么我们要去哪里找到他们呢？
其实这里是重写了conf的配置文件，把相应的关系和信息都写入配置文件里了。

查看sentinel26379.log文件的主要内容：

新配置保存到磁盘的意思就是新配置信息写入到sentinel.conf文件中，下面查看sentinel26379.conf文件新增的内容：

了解Broken pipe

2.4模拟master节点宕机

关闭master节点后，哨兵会重新选举一个从节点作为新的主节点。

首先三个哨兵实例会投票选举一个哨兵实例作为领导者，然后由该哨兵实例来选举一个新的主节点并且进行故障迁移(failover)

查看6380主从关系

6381是master，从机为6380

查看sentinel26379.log日志文件了解哨兵选举的过程：

redis6379实例由之前的主节点变为从节点

sentinel26381日志文件

选举新master6381为master

谁是master

6381被选为新master，上位成功

以前的6379从master降级变成了slave

6380还是slave，只不过换了个新老大6381

对比配置文件

• 文件的内容，在运行期间会被sentinel动态进行更改
• master-slave切换后，master_redis.conf、slave_redis.conf和sentinel.conf的内容都会发生改变，即master_redis.conf中会多一行slaveof的配置，sentinel.conf的监控目标会随之调换

3.哨兵的选举流程

哨兵检测到主节点不可用：当哨兵检测到主节点不可用时，会将主节点标记为下线状态(sdown)，并向其他哨兵发送通知，通知其他哨兵主节点已经下线，其他哨兵也标记主节点下线后(odown)，确定主节点不可用。

主观下线(sdown)：指的是单个Sentinel实例对服务器做出的下线判断，即单个sentinel认为某个服务下线（有可能是接收不到订阅，之间的网络不通等等原因）。主观下线就是说如果服务器在sentinel down-after-milliseconds给定的毫秒数之内没有回应PING命令或者返回一个错误消息， 那么这个Sentinel会主观的(单方面的)认为这个master不可以用了。默认30秒。

客观下线(odown)：客观下线需要多个哨兵达成一致意见才能认为主节点真正不可用。
quorum(票数)这个参数是进行客观下线的一个依据。法定人数/法定票数(quorum)

哨兵投票选举哨兵leader：哨兵在检测到主节点不可用后，会进入选举状态，此时哨兵将开始选举哨兵的领导者。(哨兵中选出一个兵王)

监视该主节点的所有哨兵都有可能被选为领导者，选举使用的算法是Raft算法；Raft算法的基本思路是先到先得：
1要票，23没有投过，要票成功，2要票，只能要到1，3要票，要不到，都投过，应该是没人手里一张票

哨兵leader开始推动故障切换流程并选举出一个新的master

在从节点中选出新的master的规则：
①redis.conf中优先级slave-priority或replica-priority高的从节点优先（数值越小优先级越高）

②复制偏移量(offset)大的从节点优先。
③Run ID最小的从节点优先(按字典顺序、ASCII码值比较)，每个redis实例启动后都会随机生成一个40位的run id。

选举出新的master后由Sentinel leader完成failover工作(故障切换)

• 执行slaveof no one命令让选出来的从节点成为新的主节点，并通过slaveof命令让其他节点（包括原来的master）成为新主节点的从节点。
• Sentinel leader会向被重新配置的实例发送一个 CONFIG REWRITE 命令， 从而确保这些配置会持久化在硬盘里(写入配置文件)。
• 将之前已下线的老master设置为新选出的新master的从节点，当老master重新上线，它会成为新master的从节点，sentinel leader会让原来的master降级为slave并恢复正常工作。不用上线，就已经在log中写为slave，下次上线会对它重新配置。

4.总结

• 哨兵实例的数量应为多个，哨兵本身应该集群，保证高可用
• 哨兵实例的个数应该为奇数，方便投票选出Sentinel Leader
• 各个哨兵实例的配置应该一致
• 哨兵集群+主从复制，并不能保证数据零丢失（引出集群cluster，集群可以解决这一问题）

master宕机后，哨兵需要在一定时间内选出新的master并执行failover操作，这段时间内从节点无法写入数据，造成数据丢失。