Redis哨兵和集群模式

🕗 发布于 2024-07-06 15:50 redis 运维 linux

特性	哨兵模式	集群模式
高可用性	是	是
数据分片	否	是
水平扩展	否	是
配置复杂度	低	高
管理复杂度	低	高
多键操作支持	是	否（有限制）

哨兵模式

原理：

Redis 哨兵模式是一种高可用性解决方案，它通过监控 Redis 主从架构，自动执行故障转移，从而确保服务的连续性。哨兵模式的核心组件包括哨兵（Sentinel）节点、主节点（Master）和从节点（Slave）。

1. 哨兵节点

哨兵节点是专门用于监控 Redis 主从架构的独立进程。哨兵节点会周期性地检查主从服务器的健康状况，并在主服务器宕机时进行自动故障转移。哨兵节点的功能包括：

监控：哨兵节点持续地向主从服务器发送 PING 请求，以确定它们的健康状况。如果服务器在指定时间内没有响应，就认为它已经失效。
通知：哨兵节点会将服务器的状态变化通知给管理员或其他应用程序。
自动故障转移：当检测到主服务器失效时，哨兵节点会从现有的从服务器中选举出一个新的主服务器，并将其他从服务器指向新的主服务器。
配置提供者：哨兵节点可以提供当前主服务器的地址给 Redis 客户端，以便客户端可以连接到正确的服务器。

2. 监控和故障检测

哨兵节点通过 PING 和 INFO 命令监控主从服务器的状态。如果一个服务器在 down-after-milliseconds 时间内没有响应，哨兵节点会认为它失效。为了避免误报，哨兵节点之间会相互通信，只有达到 quorum 个哨兵节点一致认为主服务器失效，才会进行故障转移。

3. 领导选举

当主服务器被确认失效后，哨兵节点会进行领导选举，以决定哪个哨兵节点负责故障转移。选举过程使用类 Raft 算法，确保在多个哨兵节点中选出一个领导者来执行故障转移操作。

4. 自动故障转移

领导哨兵节点从现有的从服务器中选举一个新的主服务器，并更新所有其他从服务器的配置，让它们开始复制新的主服务器。故障转移完成后，领导哨兵节点会通知其他哨兵节点和 Redis 客户端新的主服务器地址。

搭建哨兵模式：

1.环境准备：

IP地址	角色	操作系统
99.99.10.30	redis-master，sentinel	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.31	redis-slave1，sentinel	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.32	redis-slave2，sentinel	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)

2.安装Redis

# 安装 C/C++ 环境，编译 Redis 安装包使用
yum -y install gcc gcc-c++ make

# 切换软件安装目录
cd /usr/local/

# 新建 redis 安装目录
mkdir redis

# 切换到 redis 安装目录
cd redis

# 下载 redis 安装包
wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.5.tar.gz

# 解压 redis 安装包
tar -zxvf redis-6.2.5.tar.gz

# 进入解压后的 redis 目录
cd redis-6.2.5/

# 编译
make

# 进入编译好的目录(编译成功后 src 目录下会出现编译后的 redis 服务程序 redis-server)
cd src

# 进入 Redis 的主目录
cd /usr/local/redis/redis-6.2.5

# 创建工作目录 tmp
mkdir tmp

# 创建日志目录 log
mkdir log

# 编辑 Redis 配置
vim redis.conf

# 编辑哨兵配置
vim sentinel.conf

3.配置Redis

# 表示redis允许所有地址连接。默认127.0.0.1，仅允许本地连接。
bind 0.0.0.0

# 允许redis后台运行
daemonize yes

# 设置redis日志存放路径
logfile "/usr/local/redis/redis-6.2.5/log/redis_6379.log"

# 设置为no，允许外部网络访问
protected-mode no

# 修改redis监听端口(可以自定义)
port 6379

# pid存放目录
pidfile /var/run/redis_6379.pid

# 工作目录，需要创建好目录,可自定义
dir /usr/local/redis/redis-6.2.5/tmp

# 设置redis密码
requirepass 123456

# 主从同步master的密码
masterauth 123456

# 表示redis允许所有地址连接。默认127.0.0.1，仅允许本地连接。
bind 0.0.0.0

# 允许redis后台运行
daemonize yes

# 设置redis日志存放路径
logfile "/usr/local/redis/redis-6.2.5/log/redis_6379.log"

# 设置为no，允许外部网络访问
protected-mode no

# 修改redis监听端口(可以自定义)
port 6379

# pid存放目录
pidfile /var/run/redis_6379.pid

# 工作目录，需要创建好目录,可自定义
dir /usr/local/redis/redis-6.2.5/tmp

# 设置redis密码
requirepass 123456

# 主从同步master的密码
masterauth 123456

# 多了这一行，用于追随某个节点的redis，被追随的节点为主节点，追随的为从节点，Redis5.0前版本可使用slaveof
replicaof 99.99.10.30 6379

从节点&哨兵sentinel.conf与主节点的sentinel.conf保持一致。

4.启动Redis

# 启动 redis 命令如下(从节点类似)，下面这条命令执行后没有出错，一般就是启动成功了
/usr/local/redis/redis-6.2.5/src/redis-server /usr/local/redis/redis-6.2.5/redis.conf

#查看启动是否成功
ps aux | grep redis
-----------------------------------------
root     110885  0.0  0.1 162500  2884 ?        Ssl  15:58   0:00 /usr/local/redis/redis-6.2.5/src/redis-server 0.0.0.0:6379
root     110950  0.0  0.0 112808   968 pts/1    R+   15:58   0:00 grep --color=auto redis
-----------------------------------------


#查看集群信息
#切换到主库目录下
/usr/local/redis/redis-6.2.5/src

#连接redis
./redis-cli 

#验证密码
auth 123456

#查看集群
info replication
-----------------------------------------
[root@redis-master src]# ./redis-cli 
127.0.0.1:6379> auth 123456
OK
127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:4d028dc9b02e861a7d2aa5e2cc779f24da0b4434
master_replid2:8ee54d1d08888609608c841507a08b4e53ab880b
master_repl_offset:87976
second_repl_offset:83227
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:80121
repl_backlog_histlen:7856
-----------------------------------------

5.启动哨兵

# 启动 redis 命令如下(从节点类似)，下面这条命令执行后没有出错，一般就是启动成功了
/usr/local/redis/redis-6.2.5/src/redis-sentinel /usr/local/redis/redis-6.2.5/sentinel.conf

# 查看是否启动成功
ps aux | grep redis
-----------------------------------------
[root@redis-master src]# ps aux | grep redis
root      72040  0.5  0.1 162500  3052 ?        Ssl  15:22   0:14 /usr/local/redis/redis-6.2.5/src/redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root     110885  0.1  0.1 240840  3124 ?        Ssl  15:58   0:00 /usr/local/redis/redis-6.2.5/src/redis-server 0.0.0.0:6379
root     117591  0.0  0.0 112808   968 pts/1    S+   16:05   0:00 grep --color=auto redis
-----------------------------------------

6.进行测试

kill掉主节点的redis之后，在从节点查看redis信息，会发现选举了一个新的主节点。

哨兵的优缺点

优点：

提供高可用性和自动故障转移。
简单易用，适合小规模的 Redis 部署。

缺点：

不能水平扩展。
故障转移期间可能有短暂的不可用时间。

集群模式

原理：

Redis 集群模式是一种分布式解决方案，通过数据分片和多个节点来实现水平扩展和高可用性。集群模式的核心组件包括多个主节点（Master）和从节点（Slave），每个节点存储整个数据集的一部分。以下是集群模式的详细工作原理：

1. 数据分片

Redis 集群将整个键空间划分为 16384 个哈希槽（Hash Slots），每个键根据 CRC16 哈希算法被映射到一个哈希槽。每个主节点负责管理一部分哈希槽，从而实现数据的分布式存储。

2. 主从复制

每个主节点可以有一个或多个从节点，从节点用于数据的冗余备份和故障转移。当主节点失效时，集群会自动选举一个从节点作为新的主节点。

3. 节点通信

Redis 集群节点之间通过 Gossip 协议进行通信，定期交换状态信息。每个节点都了解集群中其他节点的状态和负责的哈希槽。

4. 故障检测和恢复

Redis 集群中的节点会监控彼此的健康状况。当检测到某个主节点失效时，集群中的其他节点会协同选举一个从节点作为新的主节点，确保数据的高可用性。

5. 客户端连接和重定向

Redis 客户端连接到集群中的任意一个节点进行操作。如果请求的键不在当前节点负责的哈希槽内，节点会返回一个 MOVED 响应，指示客户端重定向到正确的节点。

搭建Redis-cluster集群：

1.环境准备：

IP地址	角色	操作系统
99.99.10.40:7001	redis-master1	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.40:7002	redis-master2	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.40:7003	redis-master3	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.40:7004	redis-slave1	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.40:7005	redis-slave2	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
99.99.10.40:7006	redis-slave3	CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)

2.安装Redis

# 安装 C/C++ 环境，编译 Redis 安装包使用
yum -y install gcc gcc-c++ make

# 切换软件安装目录
cd /usr/local/

# 新建 redis 安装目录
mkdir redis

# 切换到 redis 安装目录
cd redis

# 下载 redis 安装包
wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.5.tar.gz

# 解压 redis 安装包
tar -zxvf redis-6.2.5.tar.gz

# 进入解压后的 redis 目录
cd redis-6.2.5/

# 编译
make

# 进入编译好的目录(编译成功后 src 目录下会出现编译后的 redis 服务程序 redis-server)
cd src

3.配置Redis

# 在/usr/local/redis下创建redis-cluster目录，在其下创建7001、7002......7006目录
mkdir -p /usr/local/redis/redis-cluster

mkdir -v 7001 7002 7003 7004 7005 7006

# 将redis解压路径下的配置文件redis.conf，依次拷贝到每个700X目录内，并修改每个700X目录下的redis.conf配置文件：
port 700X
bind 99.99.10.40
cluster-enabled yes （启动redis-cluster集群模式）
cluster-config-file nodes-700x.conf

daemonized yes
logfile /usr/local/redis/redis-cluster/700X/node.log

4.启动Redis

cd /usr/local/redis/redis/src

./redis-server /usr/local/redis/7001/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis/7002/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis/7003/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis/7004/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis/7005/redis.conf
./redis-server /usr/local/redis/7006/redis.conf

-----------------------------------------
[root@redis-cluster src]# ps -ef | grep redis
root      13793      1  0 09:14 ?        00:00:03 ./redis-server 99.99.10.40:7001 [cluster]
root      31859      1  0 09:30 ?        00:00:02 ./redis-server 99.99.10.40:7002 [cluster]
root      34685      1  0 09:32 ?        00:00:02 ./redis-server 99.99.10.40:7003 [cluster]
root      34797      1  0 09:32 ?        00:00:02 ./redis-server 99.99.10.40:7004 [cluster]
root      34828      1  0 09:32 ?        00:00:02 ./redis-server 99.99.10.40:7005 [cluster]
root      34907      1  0 09:32 ?        00:00:02 ./redis-server 99.99.10.40:7006 [cluster]
root      67927   3526  0 10:00 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis
-----------------------------------------

5.创建集群

./redis-cli --cluster create 99.99.10.40:7001 99.99.10.40:7002 99.99.10.40:7003 99.99.10.40:7004 99.99.10.40:7005 99.99.10.40:7006 --cluster-replicas 1

-----------------------------------------
# 查看集群状态
[root@redis-cluster src]# ./redis-cli -h 99.99.10.40 -p 7001
99.99.10.40:7001> cluster info
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:1651
cluster_stats_messages_pong_sent:1603
cluster_stats_messages_sent:3254
cluster_stats_messages_ping_received:1598
cluster_stats_messages_pong_received:1651
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:3254
-----------------------------------------
99.99.10.40:7001> cluster nodes
ef8f95cec7e4ecdc53bf76d3c905fa60d6ee5202 99.99.10.40:7002@17002 master - 0 1719885779875 2 connected 5461-10922
786ace6e78fb2c78966befa242aaac6a6f1a13d4 99.99.10.40:7003@17003 master - 0 1719885780000 3 connected 10923-16383
aa831e1f7eb98a51f6e4782b08961e296c16b6d4 99.99.10.40:7004@17004 slave 627a959d0a9542ecef06f1363d7521e30c753295 0 1719885779000 1 connected
0174a8f28735d92789a55badf5819e1818596a04 99.99.10.40:7005@17005 slave ef8f95cec7e4ecdc53bf76d3c905fa60d6ee5202 0 1719885780886 2 connected
b4b975788e013c8eb426a4db0526a664050576f6 99.99.10.40:7006@17006 slave 786ace6e78fb2c78966befa242aaac6a6f1a13d4 0 1719885780000 3 connected
627a959d0a9542ecef06f1363d7521e30c753295 99.99.10.40:7001@17001 myself,master - 0 1719885776000 1 connected 0-5460
-----------------------------------------

优缺点

优点：

支持数据的水平扩展，可以处理大规模数据。
提供高可用性，节点失效时能够自动进行故障转移。
高并发性能。

缺点：

配置和管理复杂度较高。
不支持多键操作，某些命令在集群模式下受到限制。
需要更多的资源和节点来维持高可用性和性能。

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_64519337/article/details/140119090

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Redis哨兵和集群模式

哨兵模式

原理：

1. 哨兵节点

2. 监控和故障检测

3. 领导选举

4. 自动故障转移

搭建哨兵模式：

1.环境准备：

2.安装Redis

3.配置Redis

4.启动Redis

5.启动哨兵

6.进行测试

哨兵的优缺点

优点：

缺点：

集群模式

原理：

1. 数据分片

2. 主从复制

3. 节点通信

4. 故障检测和恢复

5. 客户端连接和重定向

搭建Redis-cluster集群：

1.环境准备：

2.安装Redis

3.配置Redis

4.启动Redis

5.创建集群

优缺点

优点：

缺点：

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