运维开发宝典051-缓存服务Redis集群2

缓存服务 Redis 集群

五、Redis 主从复制

1、Redis 复制特性

• 使用异步复制。

• 一个主服务器可以有多个从服务器。

• 从服务器也可以有自己的从服务器。

• 复制功能不会阻塞主服务器。

• 可以通过复制功能来让主服务器免于执行持久化操作，由从服务器去执行持久化操作即可。

• 关闭主服务器持久化时，复制功能的数据安全

• 当配置Redis复制功能时，强烈建议打开主服务器的持久化功能。 否则的话，由于延迟等问题，部署的服务应该要避免自动拉起。

为了帮助理解主服务器关闭持久化时自动拉起的危险性，参考一下以下会导致主从服务器数据全部丢失的例子：

• 假设节点A为主服务器，并且关闭了持久化。 并且节点B和节点C从节点A复制数据

• 节点A崩溃，然后由自动拉起服务重启了节点A. 由于节点A的持久化被关闭了，所以重启之后没有任何数据

• 节点B和节点C将从节点A复制数据，但是A的数据是空的， 于是就把自身保存的数据副本删除。

在关闭主服务器上的持久化，并同时开启自动拉起进程的情况下，即便使用 Sentinel 来实现 Redis 的高可用性，也是非常危险的。 因为主服务器可能拉起得非常快，以至于Sentinel 在配置的心跳时间间隔内没有检测到主服务器已被重启，然后还是会执行上面的数据丢失的流程。

无论何时，数据安全都是极其重要的，所以应该禁止主服务器关闭持久化的同时自动拉起。

2、Redis 主从复制原理

1、Redis 主从同步方式

redis 主从同步有两种方式（或者所两个阶段）：全同步和部分同步。

主从刚刚连接的时候，进行全同步；全同步结束后，进行部分同步。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全同步。

redis 策略是，无论如何，首先会尝试进行部分同步，如不成功，要求从机进行全同步，并启动 BGSAVE......BGSAVE 结束后，传输 RDB 文件；如果成功，允许从机进行部分同步，并传输积压空间中的数据。

下面这幅图，总结了主从同步的机制：

2、Redis 主从复制原理

1. 从服务器向主服务器发送 SYNC 命令。

2. 接到 SYNC 命令的主服务器会调用BGSAVE 命令，创建一个 RDB 文件，并使用缓冲区记录接下来执行的所有写命令。

3. 当主服务器执行完 BGSAVE 命令时，它会向从服务器发送 RDB 文件，而从服务器则会接收并载入这个文件。

4. 主服务器将缓冲区储存的所有写命令发送给从服务器执行。

3、Redis 命令的传播

在主从服务器完成同步之后，主服务器每执行一个写命令，它都会将被执行的写命令发送给从服务器执行，这个操作被称为"命令传播"（command propagate）。

命令传播是一个持续的过程：只要复制仍在继续，命令传播就会一直进行，使得主从服务器的状态可以一直保持一致。

3、Redis 复制中的 SYNC 与 PSYNC

在 Redis 2.8 版本之前， 断线之后重连的从服务器总要执行一次完整重同步（full resynchronization）操作。

从 Redis 2.8 开始，Redis 使用 PSYNC 命令代替 SYNC 命令。PSYNC 比起 SYNC 的最大改进在于 PSYNC 实现了部分重同步（partial resync）特性：在主从服务器断线并且重新连接的时候，只要条件允许，PSYNC 可以让主服务器只向从服务器同步断线期间缺失的数据，而不用重新向从服务器同步整个数据库。

4、Redis 复制的一致性问题

在读写分离环境下，客户端向主服务器发送写命令 SET n 10086，主服务器在执行这个写命令之后，向客户端返回回复，并将这个写命令传播给从服务器。

接到回复的客户端继续向从服务器发送读命令 GET n ，并且因为网络状态的原因，客户端的 GET命令比主服务器传播的SET 命令更快到达了从服务器。

因为从服务器键 n 的值还未被更新，所以客户端在从服务器读取到的将是一个错误（过期）的 n值。

5、Redis 复制安全性提升

主服务器只在有至少 N 个从服务器的情况下，才执行写操作从 Redis 2.8 开始， 为了保证数据的安全性， 可以通过配置， 让主服务器只在有至少 N 个当前已连接从服务器的情况下， 才执行写命令。

不过， 因为 Redis 使用异步复制， 所以主服务器发送的写数据并不一定会被从服务器接收到， 因此， 数据丢失的可能性仍然是存在的。

通过以下两个参数保证数据的安全：

min-slaves-to-write <number of slaves>
min-slaves-max-lag <number of seconds>

6、Redis 主从复制实践

1、Redis 多实例的配置

准备两个或两个以上redis实例
[root@xulei.com redis]# tree
.
├── 6380
│   ├── redis.conf
│   └── redis-server
├── 6381
│   ├── redis.conf
│   └── redis-server
├── 6382
│   ├── redis.conf
│   └── redis-server
├── install-redis.sh
└── start-redis.sh

2、Redis 配置文件示例

[root@xulei.com redis]# vim 6380/redis.conf
bind 127.0.0.1 10.0.0.186
port 6380
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_6380.pid
loglevel notice
logfile "/var/log/redis_6380.log"
dbfilename dump.rdb
dir /application/redis/6380/
appendonly no
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec
slowlog-log-slower-than 10000
slowlog-max-len 128
protected-mode no

3、启动 Redis 实例

[root@xulei.com redis]# ./6380/redis-server ./6380/redis.conf
[root@xulei.com redis]# ./6381/redis-server ./6381/redis.conf
[root@xulei.com redis]# ./6382/redis-server ./6382/redis.conf

4、Redis 复制环境说明

主节点：6380
从节点：6381、6382

5、Redis 开启主从（在6381 6382实例中执行）

[root@localhost redis]# redis-cli -h 192.168.152.161 -p 6380
192.168.152.161:6380> slaveof 192.168.152.161 6381
OK

6、Redis 主从复制完成

7、Redis 主从复制管理

• 主从复制状态监控：info replication

• 主从切换： slaveof no one

六、Redis HA 实践（Redis Sentinel）

官方文档：https://redis.io/topics/sentinel

Redis-Sentinel 是 Redis 官方推荐的高可用性(HA)解决方案，当用Redis做Master-slave的高可用方案时，假如master宕机了，Redis本身(包括它的很多客户端)都没有实现自动进行主备切换，而Redis-sentinel本身也是一个独立运行的进程，它能监控多个master-slave集群，发现master宕机后能进行自动切换。

Sentinel 是一个监视器，它可以根据被监视实例的身份和状态来判断应该执行何种动作。

1、Redis Sentinel 功能

1、监控（Monitoring）

Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。

2、提醒（Notification）

当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。

3、自动故障迁移（Automatic failover）

当一个主服务器不能正常工作时， Sentinel 会开始一次自动故障迁移操作， 它会将失效主服务器的其中一个从服务器升级为新的主服务器， 并让失效主服务器的其他从服务器改为复制新的主服务器； 当客户端试图连接失效的主服务器时， 集群也会向客户端返回新主服务器的地址， 使得集群可以使用新主服务器代替失效服务器。

2、Redis Sentinel 服务器连接

1、发现并连接主服务器

Sentinel 通过用户给定的配置文件来发现主服务器。

Sentinel 会与被监视的主服务器创建

两个网络连接：

• 命令连接用于向主服务器发送命令。

• 订阅连接用于订阅指定的频道，从而发现

• 监视同一主服务器的其他 Sentinel。

2、发现并连接从服务器

Sentinel 通过向主服务器发送 INFO 命令来自动获得所有从服务器的地址。

跟主服务器一样，Sentinel 会与每个被发现的从服务器创建命令连接和订阅连接。

3、发现其他 Sentinel

Sentinel 会通过命令连接向被监视的主从服务器发送 "HELLO" 信息，该消息包含Sentinel 的 IP、端口号、ID 等内容，以此来向其他 Sentinel 宣告自己的存在。与此同时Sentinel 会通过订阅连接接收其他 Sentinel 的"HELLO" 信息，以此来发现监视同一个主服务器的其他 Sentinel 。

sentinel1 通过发送HELLO 信息来让sentinel2 和 sentinel3发现自己，其他两个sentinel 也会进行类似的操作。

4、多个 Sentienl 之间的链接

Sentinel 之间只会互相创建命令连接，用于进行通信。因为已经有主从服务器作为发送和接收 HELLO 信息的中介，所以 Sentinel 之间不会创建订阅连接。

3、Redis Sentinel 检测实例的状态

Sentinel 使用 PING 命令来检测实例的状态：如果实例在指定的时间内没有返回回复，或者返回错误的回复，那么该实例会被 Sentinel 判断为下线。

Redis 的 Sentinel 中关于下线（down）有两个不同的概念：

• 主观下线（Subjectively Down， 简称 SDOWN）指的是单个Sentinel 实例对服务器做出的下线判断。

• 客观下线（Objectively Down， 简称 ODOWN）指的是多个Sentinel 实例在对同一个服务器做出 SDOWN 判断， 并且通过SENTINEL is-master-down-by-addr 命令互相交流之后， 得出的服务器下线判断。 （一个 Sentinel 可以通过向另一个Sentinel 发送 SENTINEL is-master-down-by-addr 命令来询问对方是否认为给定的服务器已下线。）

如果一个服务器没有在 master-down-after-milliseconds 选项所指定的时间内， 对向它发送 PING 命令的 Sentinel 返回一个有效回复（valid reply）， 那么 Sentinel 就会将这个服务器标记为主观下线。

4、Redis Sentinel 故障转移 FAILOVER

一次故障转移操作由以下步骤组成：

• 发现主服务器已经进入客观下线状态。

• 基于Raft leader election 协议 ， 进行投票选举

• 如果当选失败，那么在设定的故障迁移超时时间的两倍之后，重新尝试当选。 如果当选成功， 那么执行以下步骤。

• 选出一个从服务器，并将它升级为主服务器。

• 向被选中的从服务器发送 SLAVEOF NO ONE 命令，让它转变为主服务器。

• 通过发布与订阅功能， 将更新后的配置传播给所有其他 Sentinel ，其他 Sentinel 对它们自己的配置进行更新。

• 向已下线主服务器的从服务器发送 SLAVEOF 命令，让它们去复制新的主服务器。

• 当所有从服务器都已经开始复制新的主服务器时， leader Sentinel 终止这次故障迁移操作。

5、Redis Sentinel 配置

1、创建程序目录

[root@xulei.com ~]# cd /application
[root@xulei.com application]# mkdir 26380
[root@xulei.com application]# cp /usr/local/redis-5.0.5/src/redis-sentinel ./26380/
[root@xulei.com application]# cd  26380

2、编辑配置文件

[root@xulei.com 26380]# vim sentinel.conf
port 26380
dir "/tmp"
daemonize yes     
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6380 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000
sentinel config-epoch mymaster 0

3、启动 sentinel

[root@xulei.com 26380]# ./redis-sentinel ./sentinel.conf

4、配置文件说明

# 指定监控master
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6370 2 
# {2表示多少个 sentinel 同意}
# 安全信息
sentinel auth-pass mymaster root
# 超过15000毫秒后认为主机宕机
sentinel down-after-milliseconds mymaster 15000 
# 当主从切换多久后认为主从切换失败
sentinel failover-timeout mymaster 900000
# 这两个配置后面的数量主从机需要一样，epoch为master的版本
sentinel leader-epoch mymaster 1
sentinel config-epoch mymaster 1

6、Redis Sentinel 命令操作

命令	描述
PING	返回 PONG
SENTINEL masters	列出所有被监视的主服务器
SENTINEL slaves
SENTINEL get-master-addr-by-name	返回给定名字的主服务器的 IP 地址和端口号。
SENTINEL reset	重置所有名字和给定模式 pattern 相匹配的主服务器
SENTINEL failover	当主服务器失效时， 在不询问其他 Sentinel 意见的情况下，强制开始一次自动故障迁移。

7、Redis Sentinel 发布与订阅信息

客户端可以将 Sentinel 看作是一个只提供了订阅功能的 Redis 服务器： 你不可以使用 PUBLISH 命令向这个服务器发送信息， 但你可以用 SUBSCRIBE 命令或者 PSUBSCRIBE 命令， 通过订阅给定的频道来获取相应的事件提醒。

一个频道能够接收和这个频道的名字相同的事件。 比如说， 名为 +sdown 的频道就可以接收所有实例进入主观下线（SDOWN）状态的事件。

通过执行 PSUBSCRIBE * 命令可以接收所有事件信息。

以下列出的是客户端可以通过订阅来获得的频道和信息的格式：

第一个英文单词是频道/事件的名字，其余的是数据的格式。

注意， 当格式中包含 instance details 字样时， 表示频道所返回的信息中包

含了以下用于识别目标实例的内容：

<instance-type> <name> <ip> <port> @ <master-name> <master-ip> <master-port>
@ 字符之后的内容用于指定主服务器， 这些内容是可选的， 它们仅在 @ 字符之前的内容指定的实例不是主服务器时使用。

8、Redis Sentinel（哨兵）实现 Redis 的高可用性

1、环境准备

机器名称	IP配置	服务角色	备注
redis-master	192.168.30.107	redis主	开启 sentinel
redis-slave1	192.168.30.7	redis从	开启 sentinel
redis-slave2	192.168.30.2	redis从	开启 sentinel

2、按照上实验实现主从

（1）打开所有机器上的redis 服务

[root@redis-master ~]# systemctl start redis

（2）在主上登录查询主从关系，确实主从已经实现

[root@redis-master ~]# redis-cli -h 192.168.30.107 -p 6379
192.168.30.107:6379> info Replication

3、所有节点配置 Redis Sentinel 哨兵

1、Redis Sentinel 配置

[root@redis-master ~]# vim /etc/redis-sentinel.conf
port 26379   #默认监听端口26379
#sentinel announce-ip 1.2.3.4   #监听地址，注释默认是0.0.0.0
sentinel monitor mymaster 192.168.30.107 6379 1   #指定主redis和投票裁决的机器数，即至少有1个sentinel节点同时判定主节点故障时，才认为其真的故障
下面保存默认就行，根据自己的需求修改
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000   #如果联系不到节点5000毫秒，我们就认为此节点下线。
sentinel failover-timeout mymaster 60000   #设定转移主节点的目标节点的超时时长。
sentinel auth-pass <master-name> <password>   #如果redis节点启用了auth，此处也要设置password。
sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>   #指在failover过程中，能够被sentinel并行配置的从节点的数量；

注意：只需指定主机器的IP，等sentinel 服务开启，它能自己查询到主上的从redis；并能完成自己的操作

2、指定 master 选举优先级

• vim /etc/redis.conf 根据自己的需求设置优先级

• slave-priority 100 复制集群中，主节点故障时，sentinel应用场景中的主节点选举时使用的优先级；数字越小优先级越高 ，但0表示不参与选举；当优先级一样时，随机选举。

3、开启 Redis Sentienl 服务

1、开启 Redis Sentienl 服务

[root@redis-master ~]# systemctl start redis-sentinel  # 在主上开启服务，打开了26379端口

2、开启服务后，/etc/redis-sentinel.conf 配置文件会生成从redis 的信息

未完待续