你可能从未使用过Redis的高可用方案

yunyi2023-12-26 16:35

Redis 高可用方案: 主从复制(读写分离)和主备切换(哨兵模式)的服务端部署与客户端使用

介绍: 哨兵(sentinel)是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的Master，并将所有Slave 连接到新的Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。 核心: 在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移。 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，并让其他从节点改为复制新的主节点。
  • 通知：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

与其他文章比对优势

  1. 编写时时候最新的Redis版本, 并且经本人部署和使用验证
  2. 使用简单, 只需要执行脚本即可完成
  3. 包含服务端部署和Golang客户端的使用, 形成闭环
  4. 以开发者视角去编写, 示例均为最小的可重现步骤

概念

  • 哨兵模式: Sentinel mode
  • 主从复制, 也叫读写分离. 主节点负责写,从节点负责读, 从节点可以有多个, 从节点可以有从节点, 但是不能循环, 从节点可以有主节点, 但是不能循环 主节点会将数据同步到从节点, 从节点会定时向主节点发送心跳, 如果主节点没有响应, 从节点会自动切换为主节点, 从节点可以配置为只读, 也可以配置为可写
  • 主备切换,也叫哨兵模式. 主节点宕机, 从节点会自动切换为主节点, 但是会丢失数据, 所以需要配置主备切换, 从节点会将数据同步到备节点, 备节点会定时向从节点发送心跳, 如果从节点没有响应, 备节点会自动切换为主节点, 从节点可以配置为只读, 也可以配置为可写

使用

本库分为两部分, 一部分是服务端, 一部分是客户端, 服务端是使用源码编译方式进行部署, 客户端是使用Golang的go-redis库对Redis Server进行读写操作

服务端

参考Github仓库的server目录

概念

  • master: 主节点, 用于写入数据
  • slave: 从节点, 用于读取数据

环境

IP Linux发行版 角色 端口
192.168.2.152 Ubuntu 22.04 主节点/哨兵 6379/26379
192.168.2.155 Ubuntu 22.04 从节点/哨兵 6379/26379
192.168.2.158 Ubuntu 22.04 从节点/哨兵 6379/26379

部署

二进制安装的注意项 如果需要设置为自启动后台运行需要编写service配置文件, 需要修改redis.conf文件, 配置以下参数:

  • daemonize 改为daemonize yes
  • pidfile 改为pidfile $REDIS_HOME/redis.pid
  • supervised 值为systemd, upstart, auto, 选择当前系统管理的软件包

service配置文件需要配置以下参数:

  • Service.ExecStart=redis-server $REDIS_HOME/conf/redis.conf: 启动redis服务
  • Service.ExecStop=redis-cli -p $PORT shutdown: 退出之前使用 SHUTDOWN 命令将数据保存在磁盘上

/etc/systemd/system/redis.service示例:

ini 复制代码 
[Unit]
# 简单描述服务
Description=Redis Status
# 描述服务类别，表示本服务需要在network服务启动后在启动
After=network.target

[Service]
# 设置服务的启动方式
Type=notify

# 指定服务的工作目录
WorkingDirector=/usr/local/bin/

# 杀死进程的方式
KillMode=control-group

# 启动服务的命令
ExecStart=redis-server $REDIS_HOME/conf/redis.conf

# 服务启动后的执行命令, 该命令会在ExecStart命令执行后执行
ExecStartPost=/bin/sh -c "echo $MAINPID > /var/run/redis_6379.pid"

# PID文件的位置
PIDFile=/var/run/redis_6379.pid

# 服务停止的命令: 通过redis-cli工具连接到redis服务并执行shutdown命令
ExecStop=redis-cli -p $PORT shutdown

# 服务退出后的重启策略, on-abnormal表示非正常退出时重启,on-failure表示失败时重启
Restart=on-failure

[Install]
WantedBy=multi-user.target

源码安装

运行install.sh, 该shell只适用与apt包管理器, 本shell需要安装一个pkgconf依赖包, 如果是yum包管理器, 需要自己安装相关依赖包

apt:

shell 复制代码 
apt install pkgconf -y

然后运行

shell 复制代码 
chmod +x install.sh
./install.sh

主从复制(读写分离)配置

完整的redis配置在conf目录中的rediis.default.conf, 取自官网, 根据你实际的需求进行修改, 本文档使用推荐的配置

主节点配置

定义REDIS_HOME变量为你自己的redis安装目录,该目录必须提前创建. 后续安装和配置都在此目录下执行 定义REDIS_PASSWORD变量为你自己的redis的密码,生产环境中, 推荐设置为高强调密码, 降低弱密码风险 定义REDIS_PORT变量为你自己的redis的端口, 生产环境中, 推荐设置为非默认端口, 降低直接扫描到该默认端口的风险

shell 复制代码 
export REDIS_HOME="/home/redis"
export REDIS_PASSWORD="123456"
export REDIS_PORT="6379"

从节点配置

定义MASTER_IP变量为master节点ip和端口 定义REDIS_PASSWORD变量为你自己的redis的密码,生产环境中, 推荐设置为高强调密码, 降低弱密码风险 定义REDIS_PORT变量为你自己的redis的端口, 生产环境中, 推荐设置为非默认端口, 降低直接扫描到该默认端口的风险

shell 复制代码 
export MASTER_IP="192.168.2.152 6379"
export REDIS_PASSWORD="123456"
export REDIS_PORT="6379"

验证

验证配置

全部节点都配置完成后, 需要验证是否配置成功, 需要在每个节点上执行以下命令:

redis-cli -h <HOST> -p <PORT> -a <PASSWORD> 连接redis, 例如:

shell 复制代码 
redis-cli -p $REDIS_PORT -a $REDIS_PASSWORD PING

如果返回PONG表示连接成功

验证主从复制

  1. 在主节点上执行redis-cli info replication命令, 查看主节点信息, 例如:

    shell 复制代码 
    redis-cli -p 6379 -a $REDIS_PASSWORD info replication

  2. 在主节点进行写操作, 例如:

    shell 复制代码 
    redis-cli -p 6379 -a $REDIS_PASSWORD set name "zhangsan"

  3. 在从节点上验证是否同步成功, 例如:

    shell 复制代码 
    redis-cli -p 6379 -a $REDIS_PASSWORD get name

哨兵模式

完整的redis配置在conf目录中的sentinel_default.conf, 取自官网, 根据你实际的需求进行修改, 本文档只使用了最小的可执行的的配置

修改 Redis 哨兵模式的配置文件

shell 复制代码 
cd /home/redis/
cp /home/redis/redis-stable/sentinel.conf conf/

主节点配置

定义环境变量:

  1. REDIS_HOME: redis目录
  2. NODE_NAME: 节点的名称
  3. REDIS_PASSWORD: redis的密码
  4. REDIS_PORT: redis的端口, 默认6379
  5. SENTINEL_PORT: 哨兵的端口, 默认26379
  6. MASTER_IP: master节点的ip和端口
  7. SLAVE_QUORUM: 已部署的从节点的数量, 本文档中为2个从节点, 所以为2
  8. MASTER_HOST: master节点的ip和端口

注意, MASTER_NAME的值必须与其他节点不同,为了区别不同的节点

示例:

shell 复制代码 
export REDIS_HOME="/home/redis"
export NODE_NAME="master1" 
export REDIS_PASSWORD="263393"
export REDIS_PORT="6379"
export SENTINEL_PORT="26379"
export MASTER_IP="192.168.2.152"
export MASTER_HOST="$MASTER_IP $REDIS_PORT"
export SLAVE_QUORUM="2"
从节点配置
  1. REDIS_HOME: redis目录
  2. NODE_NAME: 节点的名称
  3. REDIS_PASSWORD: redis的密码
  4. REDIS_PORT: redis的端口, 默认6379
  5. SENTINEL_PORT: 哨兵的端口, 默认26379
  6. MASTER_IP: master节点的ip和端口
  7. MASTER_HOST: master节点的ip和端口
  8. SLAVE_QUORUM: 已部署的从节点的数量, 本文档中为2个从节点, 所以为2

注意, NODE_NAME的值必须与其他节点不同, 为了与其他节点区分

shell 复制代码 
export REDIS_HOME="/home/redis"
export NODE_NAME="master1" 
export REDIS_PASSWORD="263393"
export REDIS_PORT="6379"
export SENTINEL_PORT="26379"
export MASTER_IP="192.168.2.152"
export MASTER_HOST="$MASTER_IP $REDIS_PORT"
export SLAVE_QUORUM="2"

常用命令

redis-cli -h <HOST> -p <PORT> -a <PASSWORD> 连接redis, 例如:

shell 复制代码 
redis-cli -p 6379 -a 263393 PING

lsof -i:<PORT> 查看端口占用情况和PID, 例如:

shell 复制代码 
lsof -i: 6379

kill -9 <PID> 杀死进程对应的PID, 例如:

shell 复制代码 
kill -9 12336379

systemctl命令:

shell 复制代码 
systemctl start redis # 启动服务
systemctl stop redis # 停止服务
systemctl restart redis # 重启服务
systemctl status redis # 查看服务状态

service的Restart参数有:

  • no：服务意外终止时不会自动重启。
  • on-success：只有在服务正常退出（退出码为0）的情况下才会自动重启。
  • on-failure：只有在服务非正常退出（退出码不为0）的情况下才会自动重启。
  • on-abnormal：只有在服务以异常的方式终止时才会自动重启。
  • always：无论服务以何种方式终止，systemd 都会尝试自动重新启动服务。

安全性

ACL

解析: redis-cli

perl 复制代码 
> ACL LIST
1) "user default on nopass ~* &* +@all"

每行中的前两个单词是"user"，后跟用户名。接下来的词是描述不同事物的 ACL 规则。 默认用户配置为活动 （on）、不需要密码 （nopass）、访问每个可能的密钥 （ ~* ） 和 Pub/Sub 通道 （ &* ），并能够调用所有可能的命令 （ +@all ）。

创建用户的语法:

  1. ACL SETUSER 关键字
  2. 用户名
  3. on | off 启用或禁用用户
  4. 用户密码
  5. nopass ：删除用户的所有设置密码，并将用户标记为不需要密码：这意味着每个密码都将针对此用户。如果此指令用于默认用户，则每个新连接都将立即使用默认用户进行身份验证，而无需任何显式 AUTH 命令。请注意，resetpass 指令将清除此条件
  6. ><password> ：将此密码添加到用户的有效密码列表中。例如 >mypass ，将"mypass"添加到有效密码列表中。此指令清除 nopass 标志（请参阅后面）。每个用户都可以拥有任意数量的密码
  7. <<password> ：从有效密码列表中删除此密码。如果您尝试删除的密码实际上未设置，则会发出错误

  8. ：将此 SHA-256 哈希值添加到用户的有效密码列表中。此哈希值将与为 ACL 用户输入的密码哈希值进行比较。这允许用户在文件中存储哈希值， acl.conf 而不是存储明文密码。仅接受 SHA-256 哈希值，因为密码哈希必须为 64 个字符，并且仅包含小写的十六进制字符

  9. ! ：从有效密码列表中删除此哈希值。当您不知道哈希值指定的密码，但想要从用户中删除密码时，这很有用
  10. resetpass: 刷新允许的密码列表并删除 nopass 状态。resetpass 后，用户没有关联的密码，如果不添加一些密码（或稍后将其设置为 nopass），就无法进行身份验证
  11. 允许和禁止的命令:
    1. +@module 允许模块
    2. -@module 禁止模块
    3. ~command 允许命令
    4. +command 允许命令, 例如+config|get
    5. -command 禁止命令, 将命令删除到用户可以调用的命令列表中。从 Redis 7.0 开始，它可以与阻塞子命令一起使用 | （例如"-config|set"）
    6. +@: 添加该类别中要由用户调用的所有命令，有效类别为@admin、@set、@sortedset、...依此类推，通过调用命令 ACL CAT 查看完整列表。特殊类别 @all 表示所有命令，包括当前存在于服务器中的命令，以及将来将通过模块加载的命令
    7. -@ ：喜欢 +@ ，但从客户端可以调用的命令列表中删除命令
    8. allcommands ：+@all 的别名。请注意，这意味着能够执行通过模块系统加载的所有未来命令
    9. nocommands ：-@all 的别名。
  12. 允许和禁止某些密钥和密钥权限
    1. ~ ：添加可作为命令的一部分提及的键模式。例如 ~* ，允许所有密钥。该模式是 glob 样式的模式，类似于 KEYS 的模式。可以指定多个模式
    2. %R~ ：（在 Redis 7.0 及更高版本中可用）添加指定的读取键模式。这的行为类似于常规密钥模式，但仅授予从与给定模式匹配的密钥中读取的权限。有关详细信息，请参阅密钥权限。
    3. %W~ ：（在 Redis 7.0 及更高版本中可用）添加指定的写入密钥模式。这的行为类似于常规密钥模式，但仅授予写入与给定模式匹配的密钥的权限。有关详细信息，请参阅密钥权限
    4. %RW~ ：（在 Redis 7.0 及更高版本中可用）的 ~ 别名。
    5. allkeys ：的别名 ~*
    6. resetkeys ：刷新允许的键模式列表。例如 ~foo:* ~bar:* resetkeys ~objects:* ，ACL 将只允许客户端访问与模式 objects:* 匹配的密钥
  13. 允许和禁止发布/订阅频道
    1. & ：（在 Redis 6.2 及更高版本中可用）添加用户可以访问的 Pub/Sub 频道的 glob 样式模式。可以指定多个通道模式。请注意，模式匹配仅针对 PUBLISH 和 SUBSCRIBE 提到的通道进行，而 PSUBSCRIBE 要求其通道模式与用户允许的通道模式之间的文字匹配
    2. allchannels ：&* 的别名 允许用户访问所有 Pub/Sub 频道的别名。
    3. resetchannels ：刷新允许的通道模式列表，如果用户的 Pub/Sub 客户端不再能够访问其各自的通道和/或通道模式，则断开这些客户端的连接
shell 复制代码 
ACL SETUSER <用户名> [on | off] [nopass | resetpass] [~pattern [~pattern ...]] [+@module [+@module ...]] [-@module [-@module ...]] [~command [~command ...]] [+command [+command ...]] [-command [-command ...]]

配置账号密码:

bash 复制代码 
sentinel sentinel-user $NODE_NAME
sentinel sentinel-pass $REDIS_PASSWORD

创建一个账号, 用于哨兵模式

shell 复制代码 
redis-cli -h 192.168.2.152 -a "$REDIS_PASSWORD" -p "$SENTINEL_PORT"

以下操作都是在redis-cli中执行

示例1: 账号是master1,密码为263393, 规则是allchannels +@all

shell 复制代码 
ACL SETUSER master1 ON >263393 allchannels +@all

示例2: 创建一个名为 "master1" 的用户，并启用该用户，密码为 "263393"。然后，该用户被允许执行所有命令（+@all），但被禁止执行属于危险分类（@dangerous）的命令（-@dangerous）

shell 复制代码 
ACL SETUSER master1 on >263393 +@all -CONFIG -FLUSHDB -FLUSHALL

示例3: 创建一个名为 "master2" 的用户，并启用该用户，密码为 "263393"。然后，该用户被允许执行所有命令（+@all），但被禁止执行CONFIG -FLUSHDB -FLUSHALL命令

shell 复制代码 
ACL SETUSER master2 on >263393 +@all -CONFIG -FLUSHDB -FLUSHALL

验证账号

shell 复制代码 
auth master1 263393

关闭默认的账号

shell 复制代码 
ACL SETUSER default off

删除账号:

shell 复制代码 
ACL DELUSER <username>

排错

启动redis服务

shell 复制代码 
/usr/local/bin/redis-server $REDIS_HOME/conf/redis.conf

查看日志

shell 复制代码 
tail -f $REDIS_HOME/logs/redis.log

使用Golang的go-redis库对Redis Server进行操作

使用

参考Github仓库的client目录

  1. 安装依赖

    shell 复制代码 
    go mod tidy

  2. 运行

    shell 复制代码 
    go run main.go

参考

  1. Github源码
  2. 源码安装
  3. redis-cli
  4. 主从, 哨兵
  5. Linux systemd 配置文件
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