• Redis高可用之哨兵模式、集群


    一、Redis哨兵模式

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    1.1 简介

    主从模式,当主节点宕机之后,从节点是可以作为主节点顶上来,继续提供服务的。

    但是有一个问题,主节点的IP已经变动了,此时应用服务还是拿着原主节点的地址去访问,这…

    于是,在Redis 2.8版本开始引入,就有了哨兵这个概念。

    哨兵模式的核心功能在主从复制的基础上,引入了主节点的自动故障转移

    端口号:26379

    1.2 哨兵模式的作用

    1)监控:哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。

    2)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,它会将失效主节点的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。

    3)通知(提醒):哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

    1.3 哨兵结构

    哨兵结构由两部分组成,哨兵节点和数据节点
    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。

    1.4 故障转移机制(重要)

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    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。

      ##故障转移过程##
      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。
      
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    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。

    1.5 主节点选举机制

    1)过滤掉不健康的(已下线的),没有回复哨兵 ping 响应的从节点。

    2)选择配置文件中从节点优先级配置最高的。(replica-priority,默认值为100)

    3)选择复制偏移量最大,也就是复制最完整的从节点。

    二、部署Redis哨兵模式

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    节点服务器IP地址
    Master192.168.2.100
    Slave1192.168.2.102
    Slave2192.168.2.103

    redis-cli -a abc123 info replication -a

    Step1 修改 Redis 哨兵模式的配置文件(所有节点操作)

    cp /opt/redis-7.0.13/sentinel.conf /usr/local/redis/conf/
    
    chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
    
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    vim /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
    
    protected-mode no							
    #6行,关闭保护模式
    
    port 26379									#10行,Redis哨兵默认的监听端口
    
    daemonize yes								#15行,指定sentinel为后台启动
    
    pidfile /usr/local/redis/log/redis-sentinel.pid		
    #20行,指定 PID 文件
    
    logfile "/usr/local/redis/log/sentinel.log"	#25行,指定日志存放路径
    
    dir /usr/local/redis/data					#54行,指定数据库存放路径
    
    sentinel monitor mymaster 192.168.2.100 6379 2
    #73行
    #指定该哨兵节点监控192.168.2.100:6379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
    
    sentinel auth-pass mymaster abc123			#76行指定Master节点的密码,仅在Master节点设置了requirepass
    
    sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000
    #114行,判定服务器down掉的时间周期,默认3000毫秒(3秒)
    
    sentinel failover-timeout mymaster 180000	#214行,同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间(180秒)
    
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    Step2 实现基于VIP(虚拟IP)的故障转移(所有节点)

    #VIP地址漂移
    #修改哨兵配置文件279行,添加脚本路径
    sentinel client-reconfig-script mymaster /usr/local/redis/conf/fail.sh
    
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    脚本
    #!/bin/bash
    MASTER_IP=$6
    #表示传递的第六个参数,即新Master的地址
    INTERFACE="ens33"
    LOCAL_IP=$(ifconfig $INTERFACE | awk 'NR==2 {print $2}')
    #本机IP 网卡ens33对应
    VIP="192.168.2.200"
    #设定VIP
    NETMASK="24"
    KEY="1"
    
    #判断当前节点是否为主节点
    if [ "$MASTER_IP” = "$LOCAL_IP" ];then
    /sbin/ifconfig ${INTERFACE}:${KEY} ${VIP}/${NETMASK}
    #如果是,将设定的VIP绑定到指定的网络接口上
    exit 0
    else
    /sbin/ifconfig ${INTERFACE}:${KEY} down
    #如果不是,将指定的网络接口和绑定的VIP停止
    fi
    exit 1
    
    #给脚本加执行权限
    chmod +x fail.sh
    
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    #Master节点的脚本和配置文件传输给Slave1
    scp /usr/local/redis/conf/sentinel.conf 192.168.2.102:/usr/local/redis/conf/sentinel.conf
    scp /usr/local/redis/conf/fail.sh 192.168.2.102:/usr/local/redis/conf/
    
    #Master节点的脚本和配置文件传输给Slave2
    scp /usr/local/redis/conf/sentinel.conf 192.168.2.103:/usr/local/redis/conf/sentinel.conf
    scp /usr/local/redis/conf/fail.sh 192.168.2.103:/usr/local/redis/conf/
    
    
    #复制过去后 要更改属组属主
    chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
    
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    Step3 启动哨兵模式

    注意:先启master,再启slave

    cd /usr/local/redis/conf/
    
    redis-sentinel sentinel.conf &
    
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    Step4 查看哨兵信息

    redis-cli -p 26379 info Sentinel
    
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    #执行脚本
    #添加VIP
    bash fail.sh 1 1 1 1 1 192.168.2.100 1
    
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    Step5 故障模拟,观察能否故障切换

    通过观察各个节点的master、slave状态,还有VIP地址能否自动漂移

    1.关闭主节点的Redis服务

    systemctl stop redis-server
    
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    2.观察是否自动故障转移

    #通过哨兵看
    redis-cli -h 192.168.2.102 -p 26379
    
    info sentinel
    
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    4.观察VIP地址是否漂移

    #Slave1
    ifconfig
    
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    5.重新启动master节点的redis服务

    systemctl start redis-server
    
    #连接到redis
    redis-cli -a abc123 info replication
    
    #观察两个配置文件 
    #可以看到配置文件自动被修改,原来的master状态变为slave
    
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    三、Redis集群

    3.1 集群的定义

    1)集群,即Redis Cluster,是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

    2)集群由多组节点(Node)组成,Redis的数据分布在这些节点中。

    3)集群中的节点分为主节点从节点:只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

    3.2 集群的作用

    3.2.1 数据分区

    数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能

    集群将数据分散到多个节点,一方面突破了Redis单机内存大小的限制,存储容量大大增加;

    另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务,大大提高了集群的响应能力。

    #补充
    Redis单机内存大小受限问题,在介绍持久化和主从复制时都有提及;
    
    例如,如果单机内存太大,bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞,主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务,全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。
    
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    3.2.2 高可用

    集群支持主从复制和主节点的自动故障转移(与哨兵类似);

    当任一节点发生故障时,集群仍然可以对外提供服务。

    3.3 Redis集群的数据分片

    Redis集群将整个数据集切分成多个数据分片,并将这些分片存储在不同的节点上。每个节点负责存储其中一个或多个数据分片

    1)Redis集群引入了哈希槽的概念;

    2)Redis集群有16384个哈希槽(编号0-16383);

    3)集群的每组节点负责一部分哈希槽;

    4)每个Key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽,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。

    #以3个节点组成的集群为例:
    节点A包含0到5460号哈希槽
    节点B包含5461到10922号哈希槽
    节点C包含10923到16383号哈希槽
    
    #Redis集群的主从复制模型
    集群中具有A、B、C三个节点,如果节点B失败了,整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
    为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成,在节点B失败后,集群选举B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。
    
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    五、部署Redis集群

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    Redis的集群一般需要6个节点,3主3从。

    方便起见,这里在同一台服务器上模拟。

    服务器主机名IP主端口从端口
    Node1节点node192.168.2.10660016004
    Node2节点node192.168.2.10660026005
    Node3节点node192.168.2.10660036006

    Step1 创建集群配置目录及文件

    cd /usr/local/redis/
    mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
    
    #复制 Redis 配置文件和可执行文件到不同目录
    for i in {1..6}
    do
    #执行复制 循环6次
    cp /opt/redis-7.0.13/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
    cp /opt/redis-7.0.13/src/redis-cli /opt/redis-7.0.13/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
    done
    
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    Step2 开启群集功能

    其他5个文件夹的配置文件配置类似,6个端口都要不一样

    cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
    
    vim redis.conf
    
    #bind 127.0.0.1								#87行,注释掉bind项,默认监听所有网卡
    
    protected-mode no								#111行,关闭保护模式
    port 6001										#138行,修改redis监听端口
    daemonize yes									#309行,设置为守护进程,后台启动
    pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid		#341行,指定 PID 文件
    logfile "/usr/local/redis/log/redis_6001.log"	#354行,指定日志文件
    dir ./											#504行,指定持久化文件所在目录
    appendonly yes									#1379行,开启AOF
    cluster-enabled yes								#1576行,取消注释,开启群集功能
    cluster-config-file nodes-6001.conf				#1584行,取消注释,群集名称文件设置
    cluster-node-timeout 15000						#1590行,取消注释群集超时时间设置
    
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    #执行5次,将6001的配置文件,分别复制给2-5
    cp redis.conf ../redis6002/
    
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    #使用sed,可以直接替换端口号,不需要用vim
    sed -i 's/6001/6002/' ../redis6002/redis.conf
    #以6002为例,其余操作相同
    
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    Step3 启动redis节点

    分别进入那六个文件夹,执行命令:redis-server redis.conf,来启动redis节点

    cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
    redis-server redis.conf
    
    #从 1 到 6 的范围循环,将 $d 替换成循环变量的值
    #进入对应的目录并启动 Redis 服务器
    for d in {1..6}
    do
    cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$d
    ./redis-server redis.conf
    done
    
    ps -ef | grep redis
    
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    Step4 启动集群

    redis-cli --cluster create 127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 --cluster-replicas 1
    #六个实例分为三组,每组一主一从,前面的做主节点,后面的做从节点。下面交互的时候 需要输入 yes 才可以创建。
    #--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。
    
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    Step5 测试群集

    #登录6001
    redis-cli -p 6001 -c					
    #加-c参数,节点之间就可以互相跳转
    127.0.0.1:6001> cluster slots			
    #查看节点的哈希槽编号范围
    
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    127.0.0.1:6001> set name byyb
    
    127.0.0.1:6001> cluster keyslot name
    #查看name键的槽编号
    
    redis-cli -p 6004 -c
    127.0.0.1:6004> keys *						#对应的slave节点也有这条数据,但是别的节点没有
    
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    #连接到6001节点并获取集群中的节点信息
    redis-cli -p 6001 -c cluster nodes
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/q2524607033/article/details/133578106