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一.Redis 主从复制
1.什么是主从复制
2.主从复制的作用
3.主从复制的流程（重点）
4.部署Redis主从复制
1.环境准备
2.安装redis
3.修改Master节点配置文件
4.修改Slave节点配置文件
5.验证主从复制效果
二.Redis 哨兵模式
1.什么是哨兵模式
2.哨兵结构组成
3.哨兵模式的作用
4.哨兵模式的工作原理(重点)
5.故障转移机制
6.哨兵模式部署
1.修改哨兵配置文件
2.写VIP故障切换脚本
3.同步文件和脚本
4. 启动哨兵服务并监听
5.故障模拟
三.Redis 集群模式
1.什么是Redis群集
2.Redis集群的作用
3.Redis集群的主从复制模型
4.部署Redis 集群
1.关闭哨兵模式和redis-server
2. 创建集群目录和文件
3.复制多实例
4.启动redis 服务实例
5.创建集群
6.查询集群
7.测试集群
5.Redis集群节点扩容
1.准备主从节点组
2. 将节点加入集群
3. 将节点组变成主从
4.手动分配哈希槽
一.Redis 主从复制
1.什么是主从复制
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)，后者称为从节点(Slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化；写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制。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。
2.主从复制的作用
- 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。
- 高可用基石：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.主从复制的流程（重点）
- 首次同步：从节点slave首次进行主从复制时，会发送SYNC命令给主节点master
- 快照传输：主节点收到SYNC命令后会触发BGSAVE命令进行RDB持久化生成快照文件，并将新的写操作记录到缓冲区中
- 追赶复制：主节点生成RDB快照文件后发送给从节点，从节点加载RDB快照文件后会再发送PSYNC命令给主节点
- 增量复制：主节点再将缓冲区中的写操作发送给从节点，从节点会执行这些写操作，完成复制初始化
- 同步：后续主节点的写操作令都会同步发送给从节点，保持主从之间数据的一致性
注意:当slave首次同步或者宕机后恢复时，会全盘加载，以追赶上大部队，即全量复制
4.部署Redis主从复制
1.环境准备
采用一主两从架构实现主从复制实验
Master节点：192.168.233.31
Slave1节点：192.168.233.32
Slave2节点：192.168.233.33//三台服务器环境准备
systemctl stop ufw #关闭防火墙
systemctl disable ufw
apt update #更新源
apt install -y lrzsz build-essential #安装上传文件软件 和 依赖工具包
2.安装redis
#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 65535sysctl -p #验证//安装redis
tar zxvf /opt/redis-7.0.15.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.15
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}cp /opt/redis-7.0.15/redis.conf /usr/local/redis/conf/useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/#环境变量
vim /etc/profile
export PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行source /etc/profile//定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis data structure server
Documentation=https://redis.io/documentation
Wants=network-online.target
After=network-online.target[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
PrivateTmp=true
LimitNOFILE=65535
NoNewPrivileges=yes
OOMScoreAdjust=-900
TimeoutStartSec=infinity
TimeoutStopSec=infinity
UMask=0077[Install]
WantedBy=multi-user.target
3.修改Master节点配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOFsystemctl restart redis-server.service
4.修改Slave节点配置文件
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
replicaof 192.168.233.32 6379 #528行，指定要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.233.33 6379 #第二台salve,指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth abc123 #535行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepasssystemctl restart redis-server.service
5.验证主从复制效果
在Master节点上验证从节点：
[root@ubuntu log]#redis-cli -h 192.168.233.31 -p 6379 -a abc123
192.168.233.31:6379> info replication
# Replication
role:master #主节点
connected_slaves:2 #从节点有2个
slave0:ip=192.168.233.32,port=6379,state=online,offset=15764,lag=0
slave1:ip=192.168.233.33,port=6379,state=online,offset=15764,lag=0在Slave1节点上验证从节点：
[root@ubuntu ~]#redis-cli -h 192.168.233.32 -p 6379 -a abc123
192.168.233.32:6379> info replication
# Replication
role:slave #优先级为从
master_host:192.168.233.31 #主节点地址
master_port:6379在Slave2节点上验证从节点：
[root@ubuntu ~]#redis-cli -h 192.168.233.33 -p 6379 -a abc123
192.168.233.33:6379> info replication
# Replication
role:slave #优先级为从
master_host:192.168.233.33 #主节点地址
master_port:6379
验证主从复制 ：
查看从节点：
二.Redis 哨兵模式
1.什么是哨兵模式
当服务器宕机后，需要手动将一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点，就有了哨兵机制。在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
缺点：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制（三台数据都是一样的）
哨兵的核心功能：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.哨兵结构组成
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。
数据节点：要求一主多从(从节点>=2)，端口 6379
哨兵节点：要求至少大于等于3个的基数个，端口 26379
3.哨兵模式的作用
●监控：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
●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。
●通知（提醒）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
4.哨兵模式的工作原理(重点)
1.每个哨兵都会定时探测主节点、从节点、及其它哨兵节点的运行状态
2.当一个哨兵节点探测主节点异常，则认为主节点主观下线
3.当满足指定数量的哨兵节点认为主节点主观下线，则认定主节点客观下线
4.哨兵节点会通过raft算法选举出leader，再由leader负责故障转移和通知
5.哨兵leader会将一个从节点提升为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点做主从复制
6.写VIP也会漂移到新的主节点上（脚本实现）
7.原主节点恢复后也会自动变成从节点指向新的主节点做主从复制
5.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。
需要特别注意的是，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。
####主节点的选举：
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。
注意：哨兵的启动依赖于主从模式，所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式
6.哨兵模式部署
1.修改哨兵配置文件
所有节点操作
apt install -y arping
cp /opt/redis-7.0.15/sentinel.conf /usr/local/redis/conf/ #复制哨兵节点的配置文件
chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf #修改哨兵配置文化的属主属组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/redis-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 192.168.233.31 6379 2 #73行，修改 指定该哨兵节
点监控192.168.233.31:6379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，可选，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30000毫秒（30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）
sentinel client-reconfig-script mymaster /usr/local/redis/failover.sh
#278行，Sentinel在做failover的时候会执行这个脚本，并且传递7个
参数master-name、role、state、from-ip、from-port、to-ip、to-port，
其中to-ip是新主Redis的IP地址，可以在这个脚本里做VIP漂移操作
2.编辑写VIP故障切换脚本
vim /usr/local/redis/failover.sh #写vip故障切换脚本的位置#!/bin/bash
VIP='192.168.233.200'
MASK='24'
INT='ens33'#failover到新主的ip地址，当前master ip
MASTER_IP=${6}
#当前服务器IP
LOCAL_IP=$(ip addr show ${INT} | awk 'NR==4 {print $2}' | awk -F'/' '{print $1}')if [ "${MASTER_IP}" = "${LOCAL_IP}" ]; then#将VIP绑定到该服务器上/sbin/ip addr add ${VIP}/${MASK} dev ${INT} /sbin/arping -q -c 3 -A ${VIP} -I ${INT}exit 0
else#将VIP从该服务器上删除/sbin/ip addr del ${VIP}/${MASK} dev ${INT} exit 0
fi
#如果返回1，sentinel会一直执行这个脚本
exit 1//手动绑定VIP到当前主redis服务器上
/sbin/ip addr add 192.168.233.200/24 dev ens33
/sbin/arping -q -c 3 -A 192.168.233.200 -I ens33
解释：
通过发送 3 次 ARP 通告，主动声明 IP 地址 192.168.233.200 属于当前主机的 ens33
网卡，强制更新网络中其他设备的 ARP 缓存表，确保该 IP 与当前主机的 MAC 地址
正确绑定chmod +x /usr/local/redis/failover.sh
3.同步文件和脚本
[root@ubuntu redis]#scp failover.sh conf/sentinel.conf 192.168.233.32:`pwd`
failover.sh 100% 555 873.2KB/s 00:00
sentinel.conf 100% 14KB 14.5MB/s 00:00
[root@ubuntu redis]#scp failover.sh conf/sentinel.conf 192.168.233.33:`pwd`
failover.sh 100% 555 170.7KB/s 00:00
sentinel.conf 100% 14KB 4.5MB/s 00:00 两台服务器相同的操作：
[root@ubuntu ~]#cd /usr/local/redis/
[root@ubuntu redis]#ls
bin conf data failover.sh log sentinel.conf
[root@ubuntu redis]#mv sentinel.conf conf/ #将哨兵配置文件移动到对应的位置
[root@ubuntu redis]#ls conf/
redis.conf sentinel.conf[root@ubuntu redis]#chown redis:redis failover.sh
[root@ubuntu redis]#cd conf/ #将两个文件的属主属组都改为redis
[root@ubuntu conf]#chown redis:redis sentinel.conf
[root@ubuntu conf]#ls -l
-rw-r--r-- 1 redis redis 106690 Apr 9 03:14 redis.conf
-rw-r--r-- 1 redis redis 14179 Apr 9 16:02 sentinel.conf
4. 启动哨兵服务并监听
#启动哨兵服务
[root@ubuntu conf]#/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
#查看监听端口
[root@ubuntu conf]#ps aux | grep redis
redis 93010 0.3 0.1 55408 5956 ? Ssl 11:30 0:55 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 94451 0.7 0.1 52984 5692 ? Ssl 16:20 0:00 /usr/local/redis/bin/redis-sentinel *:26379 [sentinel]#查看监听端口
[root@ubuntu conf]#ss -lntp | grep 26379
LISTEN 0 511 0.0.0.0:26379 0.0.0.0:* users:(("redis-sentinel",pid=94451,fd=6))
LISTEN 0 511 [::]:26379 [::]:* users:(("redis-sentinel",pid=94451,fd=7))
5.故障模拟
#查看redis-server进程号：
[root@ubuntu log]#ps aux |grep redis
redis 46350 1.8 0.1 131188 6348 ? Ssl 17:00 0:25 /usr/local/redis/bin/redis-server 127.0.0.1:6379
root 46377 0.4 0.1 52976 5928 ? Ssl 17:09 0:04 /usr/local/redis/bin/redis-sentinel *:26379 [sentinel]#杀死 Master 节点上redis-server的进程号 #模拟主节点故障
kill -9 46350 #Master节点上redis-server的进程号#验证结果：
#1.任意节点查看实时哨兵日志
[root@ubuntu log]#tail -f redis-sentinel.log 2.redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_tilt_since_seconds:-1
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.233.33:6379,slaves=2,sentinels=3
三.Redis 集群模式
1.什么是Redis群集
集群由多组节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点组中。节点组中的节点分为主节点和从节点：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。
2.Redis集群的作用
1.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。
2.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组节点，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。
Redis单机内存大小受限问题
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。
3.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。
数据分片原理：
redis集群模式一共有 16384 个哈希槽，会分散在各个节点组中。
在redis集群模式下，对key操作时，会先使用crc16算法对key进行计算得到一个数值，再使用这个数值除以 16384 取余得到这个key对应的哈希槽位。
redis根据这个哈希槽位找到对应的节点组，再自动跳转到这个节点组的主节点上进行key的操作。
4.部署Redis 集群
准备三台服务器部署6个redis节点
第一台服务器安装2个redis实例：
192.168.233.31：6001
192.168.233.31：6002
第二台服务器安装2个redis实例：
192.168.233.32：6001
192.168.233.32：6002
第三台服务器安装2个redis实例：
192.168.233.33：6001
192.168.233.33：60021.关闭哨兵模式和redis-server
[root@ubuntu log]#killall redis-sentinel
[root@ubuntu log]#systemctl stop redis-server注意：因为此实验是在哨兵模式后进行的，所有要关闭哨兵和redis服务2. 创建集群目录和文件
[root@ubuntu redis]#mkdir redis-cluster #集群目录
[root@ubuntu redis]#cd redis-cluster/
[root@ubuntu redis-cluster]#mkdir redis6001 redis6002 #创建redis实例目录
[root@ubuntu redis-cluster]#ls
redis6001 redis6002
[root@ubuntu redis-cluster]#[root@ubuntu redis-cluster]#cp /opt/redis-7.0.15/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
[root@ubuntu redis-cluster]#cd redis6001/
[root@ubuntu redis6001]#ls
redis.conf #默认配置文件
[root@ubuntu redis6001]#cd /opt/redis-7.0.15/
[root@ubuntu redis-7.0.15]#cd src/
[root@ubuntu src]#cp redis-server redis-cli /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
[root@ubuntu src]#cd !$
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
[root@ubuntu redis6001]#ls #redis命令行工具和redis服务
redis-cli redis.conf redis-server
[root@ubuntu redis6001]#
3.复制多实例
[root@ubuntu redis-cluster]#scp -r * 192.168.233.32:`pwd`
root@192.168.233.32's password: [root@ubuntu redis-cluster]#scp -r * 192.168.233.33:`pwd`
root@192.168.233.33's password: 注意：`pwd` 是在当前目录下作为命令结果传输，redis6001和redis6002 两个redis实例
4.启动redis 服务实例
[root@ubuntu redis-cluster]#cd redis6001
[root@ubuntu redis6001]#./redis-server ./redis.conf
[root@ubuntu redis6001]#cd ..
[root@ubuntu redis-cluster]#cd redis6002
[root@ubuntu redis6002]#./redis-server ./redis.conf 
5.创建集群
[root@ubuntu redis-cluster]#redis-cli --cluster create 192.168.233.31:6001192.168.233.31:6002 192.168.233.32:6001 192.168.233.32:6002 192.168.233.33:6001 192.168.233.33:6002 --cluster-replicas 1
6.查询集群
1.进入到数据库中，查看哈希槽分组：
[root@ubuntu redis6002]#redis-cli -h 192.168.233.31 -p 6001 -c
192.168.233.31:6001> cluster slots2.查询集群节点
[root@ubuntu redis6002]#redis-cli -h 192.168.233.31 -p 6001 -c
192.168.233.31:6001> cluster NODES
7.测试集群
[root@ubuntu redis6002]#redis-cli -h 192.168.233.31 -p 6001 -c
192.168.233.31:6001> set mylove yunjisuan
-> Redirected to slot [7143] located at 192.168.233.32:6001 #由31:6002主机跳转到32:6001
OK
192.168.233.32:6001> keys *
1) "mylove"
192.168.233.32:6001> #查询具体某个键的对应的哈希槽
192.168.233.32:6001> cluster keyslot mylove
(integer) 7143
5.Redis集群节点扩容
扩容思路:
1.进入到数据库中，添加要加入的集群的节点：
cluster meet 192.168.233.34 6379
cluster meet 192.168.233.35 6379
2.进入新的节点组中的从节点
cluster replicate f586dc3294241564c11f937b8c75cb678d124930 #id值为主节点id值
3.进入到新节点组中的主节点
redis-cli -h 192.168.233.34 -p 6379 --cluster reshard 192.168.233.31:6001
# --cluster reshard 重新分配哈希槽
# 192.168.233.31:6001 此主节点仅作为集群入口1.准备主从节点组
[root@ubuntu local]#scp -r redis/ 192.168.233.34:/usr/local/
[root@ubuntu local]#scp -r redis/ 192.168.233.35:/usr/local/
注意：配置34和35主机的redis服务上述6个节点配置一致操作步骤省略 。
2. 将节点加入集群
[root@ubuntu ~]#redis-cli -h 192.168.233.32 -p 6001 -c
192.168.233.32:6001> cluster meet 192.168.233.34 6379
OK
192.168.233.32:6001> cluster meet 192.168.233.35 6379
OK
注意：可以看到34和35主机都为master 。
3. 将节点组变成主从
#192.168.233.34主机做主、192.168.233.35主机做从
#进入从主机35指定主
[root@ubuntu data]#redis-cli -h 192.168.233.35 -p 6379
192.168.233.35:6379> cluster replicate f586dc3294241564c11f937b8c75cb678d124930
OK
192.168.233.35:6379> 
4.手动分配哈希槽
#进入34主节点
[root@ubuntu conf]#redis-cli -h 192.168.233.34 -p 6379 --cluster reshard 192.168.233.31:6001注意：
# --cluster reshard 重新分配哈希槽 ###
# 192.168.233.31:6001 该主节点是Redis 集群中的一个已知节点，
#它的作用是帮助 redis-cli 发现集群拓扑、启动槽位迁移的交互式流程、该节点只是入口
此图可以集群节点扩容成功
注意： Redis 集群中都需要打开俩个tcp连接：
1.一个连接用于给客户端提供服务：6379（默认,可自定）
2.一个连接用于提供集群内部通信的集群总线：（redis端口号+10000）
