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1.1 redis高可用的概念
在web服务器中#xff0c;高可用是指服务器可以正常访问的时间#xff0c;衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务(99.9%、99.99%、99.999%等等)。 高可用的计算公式是1-#xff08;宕机时间#xff09;/#xff08;宕机时…一、redis的高可用
1.1 redis高可用的概念
在web服务器中高可用是指服务器可以正常访问的时间衡量的标准是在多长时间内可以提供正常服务(99.9%、99.99%、99.999%等等)。 高可用的计算公式是1-宕机时间/宕机时间运行时间有点类似与网络传输的参数误码率我们用9的个数表示可用性 2个999%一年内宕机时长1%×365天3.6524天87.6h 4个999.99%一年内宕机时长0.01%×365天52.56min 5个999.999%一年内宕机时长0.001%*365天5.265min 11个9几乎一年宕机时间只有几秒钟 1.2 Redis的高可用技术
在Redis中实现高可用的技术主要包括持久化、主从复制、哨兵和cluster集群下面分别说明它们的作用以及解决了什么样的问题。 持久化 持久化是最简单的高可用方法有时甚至不被归为高可用的手段主要作用是数据备份即将数据存储在硬盘保证数据不会因进程退出而丢失。 主从复制 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和同步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。 哨兵 在主从复制的基础上哨兵实现了自动化的故障恢复。主挂了找一个从成为新的主哨兵节点进行监控 缺陷写操作无法负载均衡存储能力受到单机的限制。 Cluster集群 通过集群Redis解决了写操作无法负载均衡以及存储能力受到单机限制的问题实现了较为完善的高可用方案。6台起步成双成对3主3从
二、Redis 主从复制
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。
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。
2.1 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 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。
2.2 主从复制流程
1若启动一个slave机器进程,则它会向Master机器发送一个sync command命令请求同步连接。
2无论是第一次连接还是重新连接Master机器都会启动一个后台进程将数据快照保存到数据文件中执行rdb操作同时Master还会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中.
3后台进程完成缓存操作之后Master机器就会向slave机器发送数据文件slave端机器将数据文件保存到硬盘上然后将其加载到内存中接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给slave端机器。若slave出现故障导致宕机则恢复正常后会自动重新连接。
4Master机器收到slave端机器的连接后将其完整的数据文件发送给slave端机器如果Mater同时收到多个slave发来的同步请求则Master会在后台启动一个进程以保存数据文件然后将其发送给所有的slave端机器确保所有的slave端机器都正常。
2.3 三台节点安装 Redis
//环境准备
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0
sed -i s/enforcing/disabled/ /etc/selinux/config#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory 1
net.core.somaxconn 2048sysctl -p//安装redis
yum install -y gcc gcc-c make
cd /opt
tar zxvf /opt/redis-7.0.13.tar.gz
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-7.0.9/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
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]
DescriptionRedis Server
Afternetwork.target[Service]
Userredis
Groupredis
Typeforking
TimeoutSec0
PIDFile/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmptrue[Install]
WantedBymulti-user.target2.4 修改 Redis 配置文件Master节点操作
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
2.5 修改 Redis 配置文件Slave节点操作
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 192.168.136.190 6379 #528行指定要同步的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
2.6 验证主从效果
在主插入数据
redis-cli info replication 从节点验证 三、Redis 哨兵模式
主从切换技术的方法是当服务器宕机后需要手动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。 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。 哨兵模式的组成
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。 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。
此外哨兵节点也可以是单独独立在其他的主机上并不需要一定安装redis主从复制的节点服务器上 3.1 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秒会问主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心检测。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 3.2 哨兵模式中主节点的选拔
1.过滤掉不健康的己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。
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。
3.3 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.confvim /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 192.168.136.190 6379 2 #73行修改 指定该哨兵节点监控192.168.80.10:6379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
3.4 设置VIP地址
ifconfig 3.5 启动哨兵模式
先启master再启slave
cd /usr/local/redis/conf/
redis-sentinel sentinel.conf 主节点
从节点 3.6 查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel 3.7 故障模拟
#查看redis-server进程号
ps aux |grep redisredis 7953 0.2 0.4 187580 8132 ? Ssl 04:13 1:41 /usr/local/redis/bin/redis-server 127.0.0.1:6379
root 17573 0.1 0.4 163132 8196 ? Ssl 16:03 0:00 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 17587 0.0 0.0 112676 980 pts/1 S 16:03 0:00 grep --colorauto redis#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 7953 #Master节点上redis-server的进程号 3.8 验证结果
tail -f /usr/local/redis/log/redis-sentinel.logredis-cli -p 26379 INFO Sentinel四、Redis 群集模式
集群即Redis Cluster是Redis3.0开始引入的分布式存储方案。
集群由多个节点Node组成Redis的数据分布在这些节点中。集群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。
4.1 集群的作用
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。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。
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。 通过集群Redis解决了写操作无法负载均衡以及存储能力受到单机限制的问题实现了较为完善的高可用方案。
4.2 Redis集群的数据分片
Redis集群引入了哈希槽的概念。
Redis集群有16384个哈希槽编号0-16383。
集群的每个节点负责一部分哈希槽。
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。 4.3 搭建Redis 群集模式
redis的集群一般需要6个节点3主3从。方便起见这里所有节点在同一台服务器上模拟 以端口号进行区分3个主节点端口号6001/6002/6003对应的从节点端口号6004/6005/6006。
cd /usr/local/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}for i in {1..6}
do
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-7.0.9/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done
1开启群集功能
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改注意6个端口都要不一样。
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1 #87行注释掉bind项默认监听所有网卡
protected-mode no #111行关闭保护模式
port 6001 #138行修改redis监听端口
daemonize yes #309行设置为守护进程后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid #341行指定 PID 文件
logfile /usr/local/redis/log/redis_6001.log #354行指定日志文件
dir ./ #504行指定持久化文件所在目录
appendonly yes #1379行开启AOF
cluster-enabled yes #1576行取消注释开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf #1584行取消注释群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #1590行取消注释群集超时时间设置 2其余五个配置
for i in {6002..6006}; do \cp -f redis6001/redis.conf redis$i; donefor i in {6002..6006}; do sed -i s/6001/$i/p redis$i/redis.conf ; done 3启动redis节点
for i in {6001..6006}; do cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis$i; ./redis-server ./redis.conf; done 4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。 5测试群集
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 cluster keyslot name #查看name键的槽编号
