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Redis学习笔记（四）Redis订阅发布&主从复制&哨兵模式
Redis学习笔记（四）
Redis发布订阅
学习自狂神b站视频
简介
Redis发布订阅（pub/sub）是一种消息通信模式：发送者（pub）发送消息，订阅者（sub）接受消息。
可用在微信，微博诸类有关注系统的程序中。订阅/发布消息图：
示例：- 一个频道被多个客户端订阅
- 发布者发布消息通过
PUBLISH命令发送给频道channel1时，此消息就会被发送给给订阅它的三个客户端
基本命令
PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]:订阅一个或多个符合给定模式的频道PUBSUB subcommand [argument [argument ...]]:查看订阅与发布系统状态。PUBLISH channel message:将信息发送到指定的频道。PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]:退订所有给定模式的频道。SUBSCRIBE channel [channel ...]:订阅给定的一个或多个频道的信息。UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]:指退订给定的频道。
以上命令被广泛应用于构建即时通信应用，如网络聊天室（chatroom）和实时广播，实时提醒等。
测试
- 作为订阅者关注一个频道,关注后自动监听频道的状态
127.0.0.1:6377> SUBSCRIBE yeyu#关注频道 Reading messages... (press Ctrl-C to quit) 1) "subscribe" 2) "yeyu" 3) (integer) 1 # 接收消息 1) "message" #消息 2) "yeyu" #来自哪个频道 3) "yuese" # 消息内容 1) "message" 2) "yeyu" 3) "yeyu"- 1
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- 新增一个redis作为发布者发布消息
127.0.0.1:6377> PUBLISH yeyu "yuese" #给指定频道发布消息 (integer) 1 127.0.0.1:6377> publish yeyu "yeyu" (integer) 1- 1
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原理
Redis是使用C实现的,通过分析Redis源码里的pubsub.c文件,了解发布和订阅机制的底层实现,籍此加深对Redis的理解。
Redis通过
PUBLISH、SUBSCRIBE和PSUBSCRIBE等命令实现发布和订阅功能。-
通过
SUBSCRIBE命令订阅某频道后,redis server里维护了一个字典,字典的键就是一个个频道 , 而字典的值则是一个链表,链表中保存了所有订阅这个channel的客户端。SUBSCRIBE命令的关键.就是将客户端添加到给定channel的订阅链表中。 -
通过
PUBLISH命令向订阅者发送消息，redis server会使用给定的频道作为键,在它所维护的channe字典中查找记录了订阅这个频道的所有客户端的链表,遍历这个链表,将消息发布给所有订阅者。 -
Pub/Sub从字面上理解就是发布(Publish)与订阅(Subscribe) , 在Redis中,你可以设定对某一个key值进行消息发布及消息订阅，当一个key值上进行了消息发布后,所有订阅它的客户端都会收到相应的消息。这一功能最明显的用法就是用作实时消息系统,比如普通的即时聊天,群聊等功能
使用场景：
- 实时消息系统
- 实时聊天频道(聊天室)
- 订阅系统
- 关注系统
稍微复杂的场景我们就会使用MQ/kafka
Redis主从复制
简介
主从复制，读写分离！
在系统中，80%的时间都在读操作！
为了减缓服务器压力！将读的操作给从机，这点在架构中经常使用！最少一主二从
主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点 (
master/leader)，后者称为从节点(slave/follower);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。
默认情况下，每台Redis服务器都是主节点;
且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点)，但一个从节点只能有一个主节点。作用
- 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。
- 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。
- 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。
- 高可用(集群)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,一主二从）﹐原因如下:
- 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;
- 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存储内存，一般来说,单台Redis最大使用内存不应该超过20G.
环境配置
127.0.0.1:6379> info replication # 查看当前库的信息 # Replication role:master # 角色 connected_slaves:0 # 从机数量 master_failover_state:no-failover master_replid:1aa0f71da90b39d6d6d07ed7f539922bb4a75584 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000 master_repl_offset:0 second_repl_offset:-1 repl_backlog_active:0 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:0 repl_backlog_histlen:0- 1
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开启三台机器，复制三个配置文件 redis.conf,然后修改配置信息
- 端口
- 主机密码
- pid名
- log日志名字
- dump.db名字
修改完毕后我们可以启动三个进程
主从复制模式
1. 一主两从
默认情况下每台redis服务器都是主节点，只需配置从机就可
一主(79)二从(80,81)在从机上输入如下命令确定主机
slaveof ip(默认127.0.0.1，阿里云是内网IP) 6379- 主机（79）
127.0.0.1:6379> info replication # Replication role:master connected_slaves:2 slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=196,lag=1 slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=196,lag=0 master_replid:c24d687ead4f9219cad468616cd8b0d524583f49 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000 master_repl_offset:196 second_repl_offset:-1 repl_backlog_active:1 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:1 repl_backlog_histlen:196- 1
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- 从机（80）
127.0.0.1:6380> slaveof 127.0.0.1 6379 #找谁当主机 OK 127.0.0.1:6380> info replication #查看当前库信息 # Replication role:slave #当前角色 master_host:127.0.0.1 #主机地址 master_port:6379 master_link_status:up master_last_io_seconds_ago:3 master_sync_in_progress:0 slave_repl_offset:14 slave_priority:100 slave_read_only:1 connected_slaves:0 master_replid:c24d687ead4f9219cad468616cd8b0d524583f49 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000 master_repl_offset:14 second_repl_offset:-1 repl_backlog_active:1 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:1 repl_backlog_histlen:14 127.0.0.1:6380> role 1) "slave" 2) "172.25.3.87" 3) (integer) 6379 4) "connected" 5) (integer) 5908- 1
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- 从机（81）
127.0.0.1:6380> slaveof 127.0.0.1 6379 #找谁当主机 OK 127.0.0.1:6380> info replication #查看当前库信息 # Replication role:slave #当前角色 master_host:127.0.0.1 #主机地址 master_port:6379 master_link_status:up master_last_io_seconds_ago:3 master_sync_in_progress:0 slave_repl_offset:14 slave_priority:100 slave_read_only:1 connected_slaves:0 master_replid:c24d687ead4f9219cad468616cd8b0d524583f49 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000 master_repl_offset:14 second_repl_offset:-1 repl_backlog_active:1 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:1 repl_backlog_histlen:14- 1
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注意：在真实的开发中主从配置应该在配置文件中配置，只有在配置文件中进行配置后才是永久的，而我们使用的是命令进行配置的，是临时的
细节
主机可以设置值，从机不能写只能读 ，主机里面写的值都会被从机保存下来
主机写：
从机只能读，不能写
注意：- 如果主机宕机了，从机还会连接到主机，只不过没有写操作了，但是还可以照样读取。当主机回来后，正常写正常读。
- 但是如果主机关机重启，因为我们是命令设置的，一旦重新启动，从机就会变回主机，无法获取在宕机期间主机写的值。但是只要变成从机就可以里立马到主机的值。
- 如果从机宕机，只要没讲主机写入配置文件中，则再次重启后自动成为主机
- 如果将此主机再次变为从机，则立刻能从主机中读到值
此处涉及到复制原理
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，master将传送整个数据文件到slave，并完成一次完全同步。- 全量复制:而
slave服务在接收到数据库文件数据后，将其存盘并加载到内存中。 - 增量复制:
Master继续将新的所有收集到的修改命令依次传给slave，完成同步
但是只要是重新连接master，一次完全同步（全量复制)将被自动执行。我们的数据从机一定可以看到
2. 链路模式
此时的80依旧时从节点，只能读，不能写入当79宕机后,我们需要手动选取一个主机出来、这时候我们可以使用
SlaveOf no one命令将80从节点变成主节点，127.0.0.1:6380> slaveof no one #没主机了，自己当主机 OK 127.0.0.1:6380> info replication #查看当前库信息 # Replication role:msater #当前角色 connected_slaves:1 slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=196,lag=0 master_replid:c24d687ead4f9219cad468616cd8b0d524583f49 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000 master_repl_offset:1073 second_repl_offset:1074 repl_backlog_active:1 repl_backlog_size:1048576 repl_backlog_first_byte_offset:1 repl_backlog_histlen:1073- 1
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这个时候其它从节点就可以使用
slaveof 127.0.0.1 6380手动连接该主节点（哨兵模式自动）如果此时原来的79主机重启回来了，主机依旧是80.已经谋朝篡位成功了，不可能再退位
注意：在工作中，以上两种模式一般不会被使用
哨兵模式（Sentinel ）（面试高频）
哨兵自动巡查，当原有主机宕机后，自动选举新的主机出来
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，还会造成一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。
哨兵模式可看作谋朝篡位的自动版，能够后台监控主机是否故障，如果出现故障，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，首先Redis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。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。
作用
哨兵作用:
- 哨兵进程通过发送命令，让
Redis服务器响应以监控其运行状态，包括主服务器和从服务器 - 当哨兵监测到Redis主机宕机，会自动将
slave切换成master，然后通过发布订阅模式通知其他服务器，修改配置文件，让他们换主机
假设主服务器宕机，哨兵1先检测到结果，但是系统并不会马上进行
failover(重新选举)过程，仅仅是哨兵1主观认为主服务器不可以用，这个现象称为主观下线，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。这里的投票涉及到一个算法，之后补上
操作转移成功后。就会发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的从服务器实现切换主机，这一过程称为 客观下线
测试
我们目前状态是一主二从
- 配置哨兵配置文件
sentinel.conf:
# sentinel monitor 被监控名称 host port 票数 sentinel monitor myredis 172.17.0.1 6379 1- 1
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这个
1，代表主机挂了，slave投票看让谁接替成为主机，票数最多的就会成为主机- 启动哨兵
redis-sentinel kconfig/sentinel.conf- 1
3. 主机宕机，哨兵选举
此时哨兵开始监视，当断开主机后，自动选举一个从机成为主机
从机状态：成为主机
哨兵日志：检测79宕机，选举80为新主机
如果此时主机重启，只能归并到新的主机下当从机
优缺点
优点：
- 哨兵集群基于主从复制模式，所有的主从配置优点他全有
- 主从可以切换，故障可以转移，系统的可用性更好
- 哨兵模式就是主从模式的升级，手动到自动，更加的灵活
缺点：
- redis不好在线扩容，如果集群满了，在线扩容就十分麻烦
- 实现哨兵模式是很麻烦的，里面有很多选择如下
哨兵模式全部配置
# Example sentinel.conf # 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379 port 26379 # 哨兵sentinel的工作目录 dir /tmp # 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port # 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。 # quorum 配置多少个sentinel哨兵统一认为master主节点失联 那么这时客观上认为主节点失联了 # sentinel monitor总是“failover”, #是“leader”或者“observer”中的一个。 # 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 # 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。 # sentinel client-reconfig-script- 1
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- 一个频道被多个客户端订阅
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