redis群集的模式
redis群集有三种模式，分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster，下面会讲解一下三种模式的工作方式，以及如何搭建cluster群集
●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，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。 缺陷：写操作无法负载均衡；存储能力受到单机的限制；哨兵无法对从节点进行自动故障转移，在读写分离场景下，从节点故障会导致读服务不可用，需要对从节点做额外的监控、切换操作。
●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。
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。
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。
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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。
Redis主从架构可以解决单机的读写瓶颈问题，但是没有自动故障转移功能，不能解决master单点故障问题。
主从复制流程
- 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。
- 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.
- 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。
- Master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。
搭建Redis主从复制
实验环境：
Master节点：192.168.1.10
Slave1节点：192.168.1.11
Slave2节点：192.168.1.12
所有节点安装Redis
#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#安装环境依赖包，下载编译工具
yum install -y gcc gcc-c++ make
#上传软件包并解压
cd /opt/
tar xf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
#开2核编译安装，指定安装路径为/usr/local/redis
make -j2 && 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。
#执行软件包提供的install_server.sh 脚本文件，设置Redis服务所需要的相关配置文件
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
.......#一直回车
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
#这里默认为/usr/local/bin/redis-server，需要手动修改为/usr/local/redis/bin/redis-server，注意要一次性正确输入
#当install_server.sh 脚本运行完毕，Redis 服务就已经启动，默认监听端口为6379
netstat -natp | grep redis
#把redis的可执行程序文件放入路径环境变量的目录中，便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
#Redis服务控制
/etc/init.d/redis_6379 stop #停止
/etc/init.d/redis_6379 start #启动
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启
/etc/init.d/redis_6379 status #查看状态
修改master节点的配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行,修改监听地址为0.0.0.0（生产环境中需要填写物理网卡的IP）
daemonize yes #137行，开启守护进程，后台启动
logfile /var/log/redis_6379.log #172行，指定日志文件存放目录
dir /var/lib/redis/6379 #264行，指定工作目录
appendonly yes #700行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启redis服务
修改slave节点的配置文件
修改slave1的配置文件，之后scp传给slave2
#修改slave1的配置文件
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0 #70行,修改监听地址为0.0.0.0（生产环境中需要填写物理网卡的IP）
daemonize yes #137行,开启守护进程，后台启动
logfile /var/log/redis_6379.log #172行,指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379 #264行,指定工作目录
replicaof 192.168.1.10 6379 #288行,指定要同步的Master节点的IP和端口
appendonly yes #700行,修改为yes，开启AOF持久化功能
#将配置文件传给slave2
scp /etc/redis/6379.conf 192.168.1.12:/etc/redis/
/etc/init.d/redis_6379 restart #重启redis
netstat -natp | grep redis #查看主从服务器是否已建立连接
#slave2页重复上面两步操作
验证主从效果
#主节点查看日志
tail /var/log/redis_6379.log
#主节点插入一条数据
redis-cli
127.0.0.1:6379> set name lwx
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"lwx"
#从节点查看数据是否同步成功
#slave1查看数据同步成功
redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"lwx"
#slave2查看数据同步成功
redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6379> get name
"lwx"
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，就有了哨兵模式
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。
哨兵结构的组成
- 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。
故障转移机制
- 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。
- 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。
- 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
主节点的选举
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
搭建Redis哨兵模式
实验环境：
Master节点：192.168.1.10
Slave1节点：192.168.1.11
Slave2节点：192.168.1.12
redis主从复制前文已经搭建好，这里直接做后面的步骤
修改哨兵节点的配置文件sentinel.conf（所有哨兵节点操作）
#修改Sentinel-1的配置文件，之后scp传给另外2个哨兵节点
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
......
protected-mode no #17行，取消注释，关闭保护模式
port 26379 #21行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes #26行，指定sentinel为后台启动
logfile "/var/log/sentinel.log" #36行，指定日志文件存放路径
dir "/var/lib/redis/6379" #65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.1.10 6379 2 #84行，修改
#指定该哨兵节点监控192.168.1.10:6379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 down-after-milliseconds mymaster 3000 #113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 #146行，同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间（180秒）
#传给两外2个哨兵节点
scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf 192.168.1.11:/opt/redis-5.0.7/
scp /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf 192.168.1.12:/opt/redis-5.0.7/
启动哨兵模式（所有哨兵节点操作）
#启动三台哨兵
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
查看哨兵信息
#在哨兵节点查看
redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.1.10:6379,slaves=2,sentinels=3
#可以看到主节点地址，2台从节点，3台哨兵
模拟故障
#在Master 上查看redis-server进程号:
ps -ef | grep redis
root 8887 1528 0 20:41 pts/0 00:00:00 vim /etc/redis/6379.conf
root 9722 1 0 21:27 ? 00:00:02 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 10310 1 0 22:21 ? 00:00:00 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 10358 9563 0 22:26 pts/1 00:00:00 grep --color=auto redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 71245 #Master节点上redis-server的进程号
netstat -natp | grep redis
#在哨兵上查看日志，验证master是否切换至从服务器
tail -f /var/log/sentinel.log
#在哨兵上查看主节点是否切换成功
redis-cli -p 26379 info Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.1.12:6379,slaves=2,sentinels=3
Redis 集群模式
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。
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。
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。
以3个节点组成的集群为例：
- 节点A包含0到5460号哈希槽
- 节点B包含5461到10922号哈希槽
- 节点c包含10923到16383号哈希槽
集群模式的主从复制模型
-
集群中具有A、B、C三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
-
为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。
搭建 Redis 集群
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：6004/5605/6006。
master：192.168.1.12，主从复制
创建端口文件夹
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
#创建端口号redis6001...redis6006
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done
#执行脚本
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 /etc/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
......
bind 127.0.0.1 #69行，修改为监听自己的物理网卡IP
protected-mode no #88行，修改为no，关闭保护模式
port 6001 #92行，redis监听端口,每个端口不一样
daemonize yes #136行，开启守护进程，以独立进程启动
appendonly yes #699行，修改为yes，开启AOF持久化
cluster-enabled yes #832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6379.conf #840行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #846行，取消注释，群集超时时间设置
启动Redis节点
1，可以分别进入端口的6个文件夹执行：
redis-server redis.conf
启动
2，也可以使用函数启动
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis
#查看Redis
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。
Can I set the above configuration? (type 'yes' to accept): yes
#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。
测试集群
redis-cli -p 6001 -c
#-c表示节点之间可以相互转换
127.0.0.1:6001> cluster slots
#查看节点的哈希槽编号范围，6001——6005,6003——6004,6002——6006
127.0.0.1:6001> set name wang
#在6001上设置一个name键，名字叫wang，这时候会自动跳转到6002
127.0.0.1:6002> cluster keyslot name
#查看name键的槽编号
127.0.0.1:6002> exit
#退出
redis-cli -p 6006 -c
#用对应的从节点再次登录
127.0.0.1:6006> keys *
#查看键
