Redis 主从复制和哨兵模式

一、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/leader），后者称为从节点（slave/follower）；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。

1、作用

  主从复制的作用主要包括：

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

  一般来说，要将 Redis 服务器用于工程项目中，只是用一台 Redis 是万万不能的（宕机、一主二从），原因如下：

• 从结构上，单个 Redis 服务器会发生单点故障，并且一台服务器需要处理所有的请求负载，压力较大；
• 从容量上，单个 Redis 服务器内存容量有限，就算一台 Redis 服务器内存容量为 256G，也不能将说有内存作 Redis 存储。一般来说，单台 Redis 最大使用内存不应超过 20G。

  电商网站上的商品，一般都是一次上传，无数次浏览的，也就是多读少写。对于这种场景，使用以下架构：

2、环境配置

  创建从机，复制 3 个配置文件，然后修改对应的信息：端口、pid 名字、log 文件名字、dump.rdb 名字。

  默认情况下，所有的节点都是主节点；只配置从库，不用配置主库。

127.0.0.1:6381> slaveof 127.0.0.1 6379 # 绑定主节点
OK
127.0.0.1:6381> info replication # 查看当前库的信息
# Replication
role:slave # 角色
master_host:127.0.0.1 # 看到主机信息
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:5
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:42
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:cd490e059380fd2b8a951f53c37158da9308ca25
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:42
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:29
repl_backlog_histlen:14

  看信息主机信息 ，这里就会显示有两个从机。

127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2 # 有两个从机在连接
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=182,lag=0
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=182,lag=0
master_replid:cd490e059380fd2b8a951f53c37158da9308ca25
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:182
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:182

  真实的主从配置应该在配置文件中配置，这样的话是永久的，我们这里使用的是命令，暂时的。

3、测试

情况一：

  主机断开连接，从机是依旧连接到主机的，但是没有写操作。如果主机回来了，从机依旧可以直接获取到主机写的信息。如果使用命令行，来配置的主从，这个时候重启了，从机就会变回主机。

情况二：

  如果主机断开了连接，我们可以使用 SLAVEOF no one 让自己变成主机，其他的节点就可以手动连接到最新的这个节点（手动）。如果之后之前的主节点恢复了，那它只是一个光杆司令。

情况三：

  层层链路，M<-S <-S，从机可以指向另一个从机。

注意：主机可以写，从机不能写只能读。主机中的所有信息和数据，都会自动被从机保存。

4、复制原理

• slave 启动成功连接到 master 后会发送一个 sync 同步命令；
• master 接到命令，启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据集命令，在后台进程执行完毕后。master 将传送整个文件到 slave，并完成一次完全同步。
  • 全量复制：slave 服务在接收到数据库文件后，将其存盘并加载到内存中。
  • 增量复制：master 继续讲新的收集到的修改命令依次传给 slave，完成同步。
• 只要是重新连接 master，一次完全同步（全量复制）将被自动执行。

二、哨兵模式

  主从切换技术的方法是：当主服务器宕机后，需要手动把一台从服务器切换为主服务器，这就需要人工干预，费时费力，还好造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式，更多时候，我们优先考虑哨兵模式。它能够后台监控主机是否故障，如果故障了根据投票数自动将从库转换为主库。

  哨兵模式一种特殊的模式，首先 Redis 提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待 Redis 服务器响应，从而监控运行的多个 Redis 实例。

1、多哨兵模式

  哨兵有两个作用：

• 通过发送命令，让 Redis 服务器返回监控其运行状态，包括主服务器和从服务器；
• 当哨兵监测到 master 宕机，会自动将 slave 切换成 master，然后通过发送订阅模式通知其他的从服务器，修改配置文件，让它们切换主机。

  然而一个哨兵进程对 Redis 服务器进行监控，可能会出现问题。为此，我们可以使用多个哨兵进行监控。各个哨兵之间还会进行监控，这样就形成了多哨兵模式。

  假设主服务器宕机，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会马上进行 failover 过程，仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用，这个现象成为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用，并且数量达到一定值时，那么哨兵之间就会进行一次投票，投票的结果由一个哨兵发起，进行 failover （故障转移）操作。切换成功后，就会通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己监控的从服务器切换成主机，这个过程称为客观下线。（当主机重新上线时它不再是主机了，只能服从与新的主机）

2、配置

  哨兵的配置文件：sentinel.conf。主机挂后，slave 投票看谁接替成为主机，票数最多的，就会成为主机。后面的数字 1，代表有多少哨兵认为这个主机宕掉，这个主机才算真的宕掉了。

sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1

  启动哨兵。

redis-sentinel sentinel.conf

  哨兵模式的完整配置：

# Example sentinel.conf
# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
port 26379
# 哨兵sentinel的工作目录
dir /tmp
# 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port 
# master-name  可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。
# quorum 当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联 那么这时 客观上认为主节点失联了
# sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
# 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
# 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码
# sentinel auth-pass <master-name> <password>
sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
# 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒
# sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
# 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步，
这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，
但是如果这个数字越大，就意味着越 多的slave因为replication而不可用。
可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
# sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>
sentinel parallel-syncs mymaster 1
# 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面： 
#1. 同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
#2. 当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
#3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。  
#4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了
# 默认三分钟
# sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
sentinel failover-timeout mymaster 180000
# SCRIPTS EXECUTION
#配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
#对于脚本的运行结果有以下规则：
#若脚本执行后返回1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为10
#若脚本执行后返回2，或者比2更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。
#如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为1时的行为相同。
#一个脚本的最大执行时间为60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个SIGKILL信号终止，之后重新执行。
#通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时（比如说redis实例的主观失效和客观失效等等），将会去调用这个脚本，
这时这个脚本应该通过邮件，SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时，将传给脚本两个参数，
一个是事件的类型，
一个是事件的描述。
如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则sentinel无法正常启动成功。
#通知脚本
# sentinel notification-script <master-name> <script-path>
  sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
# 客户端重新配置主节点参数脚本
# 当一个master由于failover而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。
# 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
# <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>
# 目前<state>总是“failover”,
# <role>是“leader”或者“observer”中的一个。 
# 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
# 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。
# sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
 sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

优点：

• 哨兵集群，基于主从复制模式，所有的主从配置优点，它全有；
• 主从可以切换，故障可以转移，系统的可用性会更好；
• 哨兵模式就是主从模式的升级，将手动提升为自动。

缺点：

• Redis 不好在线扩容，集群容量一旦到达上限，在线扩容十分麻烦；
• 实现哨兵模式的配置其实是很麻烦的。