MySQL主从复制+Redis集群 数据库高可用实战教程（2024最新版）

月度空间2026-01-09 10:57

在互联网业务中，数据库是核心基础设施，单点数据库一旦故障会直接导致服务中断、数据丢失，造成巨大损失。数据库高可用的核心目标是消除单点故障、保障数据不丢失、服务持续可用。本文聚焦两大主流数据库------关系型数据库MySQL（主从复制架构）和非关系型数据库Redis（集群架构），详解从环境搭建、配置部署到故障切换的完整流程，全程实战导向，新手也能按步骤落地。

一、数据库高可用核心认知

1.1 为什么需要高可用？

单点数据库存在三大致命问题：

  • 硬件故障（硬盘损坏、服务器宕机）导致服务直接中断；
  • 数据库压力突增（高并发查询/写入）时，单点性能瓶颈无法突破；
  • 数据备份不及时或恢复困难，可能造成永久性数据丢失。

高可用架构通过"多节点冗余"解决上述问题，核心实现思路：

  • 数据多副本存储（避免单点数据丢失）；
  • 服务多节点部署（故障时自动/手动切换）；
  • 读写分离（分摊单点压力，提升并发能力）。

1.2 本文覆盖架构

  • MySQL高可用：一主多从复制架构（1主2从），支持读写分离、故障手动切换（生产环境可搭配MGR或Keepalived实现自动切换）；
  • Redis高可用：3主3从Cluster集群架构，支持数据分片存储、自动故障转移、负载均衡。

1.3 前置准备

  • 服务器配置：至少4台CentOS 7.x服务器（MySQL主1台+从2台，Redis集群3台，可复用服务器但推荐独立部署）；
  • 基础环境：所有服务器关闭SELinux、配置防火墙规则、同步系统时间；
  • 软件版本：MySQL 8.0（稳定版）、Redis 6.2（支持Cluster集群）。

二、MySQL高可用：主从复制架构部署

MySQL主从复制是关系型数据库高可用的基础方案，通过binlog（二进制日志）实现主库数据向从库同步，支持读写分离（主库写、从库读），大幅提升并发处理能力。

2.1 主从复制原理

  1. 主库开启binlog日志，记录所有数据修改操作（增删改）；
  2. 从库通过IO线程连接主库，获取主库的binlog日志并写入本地relay log（中继日志）；
  3. 从库通过SQL线程读取relay log，解析日志并执行相同操作，实现与主库数据一致。

2.2 环境规划

角色 服务器IP 核心配置 用途
MySQL主库 192.168.1.30 4核8G，500G硬盘 处理写入请求、同步数据
MySQL从库1 192.168.1.31 4核8G，500G硬盘 处理查询请求、备份
MySQL从库2 192.168.1.32 4核8G，500G硬盘 冗余备份、故障切换

2.3 主库（192.168.1.30）配置步骤

2.3.1 安装MySQL 8.0

bash 复制代码 
# 安装MySQL YUM源
wget https://dev.mysql.com/get/mysql80-community-release-el7-7.noarch.rpm
rpm -ivh mysql80-community-release-el7-7.noarch.rpm

# 安装MySQL服务器
yum install -y mysql-community-server --nogpgcheck

# 启动MySQL并设置开机自启
systemctl start mysqld
systemctl enable mysqld

# 获取初始密码
grep 'temporary password' /var/log/mysqld.log | awk '{print $NF}'

2.3.2 初始化MySQL（修改密码、授权）

bash 复制代码 
# 登录MySQL
mysql -u root -p

# 修改root密码（MySQL 8.0要求大小写+数字+特殊字符）
ALTER USER 'root'@'localhost' IDENTIFIED BY 'MySQL@123456';

# 创建主从复制专用用户（仅允许从库IP访问）
CREATE USER 'repl'@'192.168.1.%' IDENTIFIED BY 'Repl@123456';
GRANT REPLICATION SLAVE ON *.* TO 'repl'@'192.168.1.%';
FLUSH PRIVILEGES;

# 退出MySQL
exit

2.3.3 配置主库binlog与服务器ID

编辑MySQL配置文件/etc/my.cnf，添加以下配置：

ini 复制代码 
[mysqld]
# 服务器唯一ID（主库建议设为1，从库需不同）
server-id = 1
# 开启binlog日志，指定日志存储路径
log-bin = /var/lib/mysql/mysql-bin
# binlog日志格式（row格式支持所有场景，推荐）
binlog_format = row
# 同步的数据库（仅同步指定数据库，可选）
binlog-do-db = web_app
# 忽略同步的数据库（可选）
binlog-ignore-db = mysql
# 避免从库复制时主键冲突
log-slave-updates = 1
# 二进制日志过期时间（7天，避免日志过大）
expire_logs_days = 7

2.3.4 重启MySQL并查看主库状态

bash 复制代码 
# 重启MySQL
systemctl restart mysqld

# 登录MySQL，查看主库状态（记录binlog文件名和位置，后续从库配置用）
mysql -u root -pMySQL@123456
SHOW MASTER STATUS;

执行结果需记录File（如mysql-bin.000001）和Position（如156），后续从库配置需用到。

2.4 从库（192.168.1.31/32）配置步骤

两台从库配置完全一致，以下以192.168.1.31为例。

2.4.1 安装MySQL 8.0

同主库安装步骤，无需重复初始化密码（后续会同步主库数据）。

2.4.2 配置从库服务器ID与中继日志

编辑/etc/my.cnf，添加以下配置：

ini 复制代码 
[mysqld]
# 服务器唯一ID（从库1设为2，从库2设为3，必须与主库不同）
server-id = 2
# 开启中继日志
relay-log = /var/lib/mysql/relay-bin
# 中继日志索引文件
relay-log-index = /var/lib/mysql/relay-bin.index
# 从库只读（避免从库写入数据，导致主从不一致）
read_only = 1
# 允许超级用户临时写入（用于维护）
super_read_only = 1
# 同步的数据库
replicate-do-db = web_app
# 忽略同步的数据库
replicate-ignore-db = mysql

2.4.3 重启MySQL并配置主从同步

bash 复制代码 
# 重启MySQL
systemctl restart mysqld

# 登录从库MySQL
mysql -u root -p

# 重置从库同步状态（首次配置必执行）
STOP SLAVE;
RESET SLAVE;

# 配置主从连接（替换为实际主库信息、binlog文件名和位置）
CHANGE MASTER TO
MASTER_HOST='192.168.1.30',
MASTER_USER='repl',
MASTER_PASSWORD='Repl@123456',
MASTER_LOG_FILE='mysql-bin.000001',  # 主库SHOW MASTER STATUS输出的File
MASTER_LOG_POS=156;  # 主库SHOW MASTER STATUS输出的Position

# 启动从库同步线程
START SLAVE;

# 查看从库同步状态
SHOW SLAVE STATUS\G;

2.4.4 验证主从同步状态

执行SHOW SLAVE STATUS\G;后，重点查看两个参数：

  • Slave_IO_Running：YES（IO线程正常）；
  • Slave_SQL_Running：YES（SQL线程正常）。 两个参数均为YES，说明主从同步配置成功。

2.5 主从复制实战验证

2.5.1 数据同步验证

  1. 在主库创建web_app数据库并插入测试数据：
mysql 复制代码 
CREATE DATABASE IF NOT EXISTS web_app;
USE web_app;
CREATE TABLE user (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, name VARCHAR(50));
INSERT INTO user (name) VALUES ('测试用户1'), ('测试用户2');
  1. 在从库查询数据，验证是否同步成功：
mysql 复制代码 
USE web_app;
SELECT * FROM user;

若能查询到主库插入的数据，说明数据同步正常。

2.5.2 读写分离配置（可选）

通过应用层实现读写分离（主库写、从库读），以PHP为例：

php 复制代码 
// 主库（写操作）
$master_db = new mysqli('192.168.1.30', 'root', 'MySQL@123456', 'web_app');
// 从库（读操作）
$slave_db = new mysqli('192.168.1.31', 'root', 'MySQL@123456', 'web_app');

// 写操作（插入/更新/删除）用主库
$master_db->query("INSERT INTO user (name) VALUES ('读写分离测试')");
// 读操作（查询）用从库
$result = $slave_db->query("SELECT * FROM user");

2.6 主从复制常见问题与解决

2.6.1 Slave_IO_Running=No

  • 原因：主从网络不通、复制用户密码错误、binlog文件名/位置错误；
  • 解决：检查防火墙（开放3306端口）、验证复制用户权限、重新获取主库binlog状态。

2.6.2 Slave_SQL_Running=No

  • 原因：从库数据与主库不一致、表结构冲突、主键重复；
  • 解决：重新同步主库数据（用mysqldump备份主库，从库恢复），执行STOP SLAVE; RESET SLAVE;后重新配置同步。

2.6.3 主从同步延迟

  • 原因：从库性能不足、主库写入量过大、大事务导致；
  • 解决：升级从库硬件、拆分大事务、开启从库并行复制（MySQL 8.0默认支持）。

2.7 故障切换实战（主库宕机）

当主库（192.168.1.30）宕机时，手动切换到从库（192.168.1.31）：

  1. 确认主库宕机，登录从库停止同步：
mysql 复制代码 
STOP SLAVE;
  1. 解除从库只读限制：
mysql 复制代码 
SET GLOBAL read_only = 0;
SET GLOBAL super_read_only = 0;

  1. 应用层修改数据库连接地址，指向新主库（192.168.1.31）；

  2. 原主库恢复后，可作为新从库，配置同步新主库数据。

三、Redis高可用：3主3从Cluster集群部署

Redis作为内存数据库，高并发场景下单点故障会导致缓存失效，进而引发数据库雪崩。Redis Cluster集群通过"分片存储+主从复制"实现高可用，支持自动故障转移，无需依赖第三方工具。

3.1 Redis Cluster核心原理

  • 分片存储：将数据按哈希槽（共16384个）分配到不同主节点，每个主节点负责部分哈希槽；
  • 主从复制：每个主节点对应至少1个从节点，主节点故障时，从节点自动升级为主节点；
  • 自动故障转移：通过集群内节点心跳检测，发现主节点故障后，自动触发从节点选举和切换。

3.2 环境规划

服务器IP 节点端口 角色 用途
192.168.1.40 7000、7003 主节点7000、从节点7003 哈希槽分配、数据备份
192.168.1.41 7001、7004 主节点7001、从节点7004 哈希槽分配、数据备份
192.168.1.42 7002、7005 主节点7002、从节点7005 哈希槽分配、数据备份

注：每台服务器部署2个Redis节点（1主1从），生产环境建议主从节点分布在不同服务器，避免单点故障。

3.3 集群部署步骤（所有节点通用）

3.3.1 安装Redis 6.2

bash 复制代码 
# 安装依赖
yum install -y gcc gcc-c++ make wget

# 下载Redis源码
wget https://download.redis.io/releases/redis-6.2.14.tar.gz
tar -zxvf redis-6.2.14.tar.gz
cd redis-6.2.14

# 编译安装
make MALLOC=libc
make install PREFIX=/usr/local/redis

# 创建Redis命令软链接
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/bin/

3.3.2 创建节点目录与配置文件

以192.168.1.40为例，创建7000和7003节点目录：

bash 复制代码 
# 创建节点目录
mkdir -p /data/redis/{7000,7003}

# 编写7000节点配置文件（主节点）
cat > /data/redis/7000/redis.conf << EOF
port 7000
daemonize yes
pidfile /var/run/redis-7000.pid
logfile /data/redis/7000/redis.log
dir /data/redis/7000
bind 0.0.0.0
protected-mode no
requirepass Redis@123456
masterauth Redis@123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7000.conf
cluster-node-timeout 5000
cluster-announce-ip 192.168.1.40
cluster-announce-port 7000
cluster-announce-bus-port 17000
maxmemory 4gb
maxmemory-policy allkeys-lru
EOF

# 编写7003节点配置文件（从节点，仅修改端口相关）
cat > /data/redis/7003/redis.conf << EOF
port 7003
daemonize yes
pidfile /var/run/redis-7003.pid
logfile /data/redis/7003/redis.log
dir /data/redis/7003
bind 0.0.0.0
protected-mode no
requirepass Redis@123456
masterauth Redis@123456
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes-7003.conf
cluster-node-timeout 5000
cluster-announce-ip 192.168.1.40
cluster-announce-port 7003
cluster-announce-bus-port 17003
maxmemory 4gb
maxmemory-policy allkeys-lru
EOF

其他两台服务器（192.168.1.41/42）按相同方式创建节点（端口7001/7004、7002/7005），仅修改cluster-announce-ip为对应服务器IP。

3.3.3 启动所有Redis节点

bash 复制代码 
# 192.168.1.40启动节点
redis-server /data/redis/7000/redis.conf
redis-server /data/redis/7003/redis.conf

# 192.168.1.41启动节点
redis-server /data/redis/7001/redis.conf
redis-server /data/redis/7004/redis.conf

# 192.168.1.42启动节点
redis-server /data/redis/7002/redis.conf
redis-server /data/redis/7005/redis.conf

# 验证节点启动状态
ps aux | grep redis-server

3.3.4 创建Redis Cluster集群

在任意一台服务器执行（推荐192.168.1.40）：

bash 复制代码 
redis-cli -a Redis@123456 --cluster create \
192.168.1.40:7000 192.168.1.41:7001 192.168.1.42:7002 \
192.168.1.40:7003 192.168.1.41:7004 192.168.1.42:7005 \
--cluster-replicas 1
  • --cluster-replicas 1：指定每个主节点对应1个从节点；
  • 执行后会自动分配哈希槽，输入yes确认即可。

3.4 集群验证与测试

3.4.1 查看集群状态

bash 复制代码 
# 登录任意节点
redis-cli -h 192.168.1.40 -p 7000 -a Redis@123456

# 查看集群信息
cluster info

# 查看节点列表（包含主从关系、哈希槽分配）
cluster nodes

输出中包含cluster_state:ok，说明集群状态正常。

3.4.2 数据读写测试

bash 复制代码 
# 插入数据（自动分配到对应主节点）
set product:1001 '{"name":"测试商品","price":199.9}'

# 查询数据（自动路由到数据所在节点）
get product:1001

# 查看数据所在节点
cluster keyslot product:1001

3.4.3 故障转移测试

手动停止主节点7000，验证从节点7003是否自动升级为主节点：

bash 复制代码 
# 停止主节点7000
redis-cli -h 192.168.1.40 -p 7000 -a Redis@123456 shutdown

# 5秒后查看节点状态
redis-cli -h 192.168.1.40 -p 7003 -a Redis@123456 cluster nodes

此时7003会显示为master，原主节点7000故障后，集群自动完成故障转移，服务不中断。

3.5 Redis集群优化与运维

3.5.1 持久化配置（避免数据丢失）

Redis集群默认开启RDB持久化，生产环境建议开启AOF持久化（日志追加模式），修改每个节点的redis.conf：

ini 复制代码 
appendonly yes
appendfsync everysec  # 每秒同步日志到磁盘

修改后重启所有节点。

3.5.2 内存优化

  • 合理设置maxmemory（根据服务器内存，建议预留20%系统内存）；
  • 选择合适的内存淘汰策略（allkeys-lru：优先淘汰最近最少使用的key）；
  • 定期清理过期key，避免无效数据占用内存。

3.5.3 集群监控

结合Prometheus+Grafana监控集群状态，核心监控指标：

  • 集群状态（cluster_state）；
  • 每个节点的内存使用率、连接数；
  • 哈希槽分配情况；
  • 主从复制状态。

四、数据库高可用生产环境最佳实践

4.1 通用最佳实践

  1. 数据备份策略：

    • MySQL：开启binlog，每天全量备份（mysqldump）+ 实时binlog备份；
    • Redis：开启RDB+AOF混合持久化，定期备份RDB文件。

  2. 监控告警：

    • 监控数据库服务状态（是否存活）、连接数、查询延迟；
    • 监控数据同步状态（MySQL主从、Redis主从）；
    • 设置告警阈值（如MySQL连接数超过80%、Redis内存使用率超过90%），通过邮件/短信告警。

  3. 权限最小化：

    • MySQL复制用户仅授予REPLICATION SLAVE权限；
    • Redis集群设置密码，禁止外部直接访问。

4.2 MySQL主从复制优化

  • 生产环境推荐"1主3从"架构，1个从库用于读写分离，1个用于备份，1个用于故障切换；
  • 大表拆分，避免大事务导致同步延迟；
  • 搭配MGR（MySQL Group Replication）实现自动故障切换，无需手动干预。

4.3 Redis集群优化

  • 主从节点分布在不同服务器/机房，避免单点故障；
  • 合理规划哈希槽，避免单个主节点负载过高；
  • 禁止使用KEYS、FLUSHDB等危险命令，避免影响集群性能。
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