【数据库】Redis(6)--Redis主从复制

1.1.Redis主从复制概念

概念

主从复制,是指将一台Redis服务器的数据,复制到其它的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。Master以写为主,Slave以读为主

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,通过多个节点分担读写负载,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运用于工程项目中,只使用一台Redis是万万不能的,原因如下:

1.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;

2.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,也不能将所有内存用作Redis存储内存,一般来说,单台Redis最大使用内存不应该超过20G;

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 主从复制,读写分离,80%的情况下都是在进行读操作,减缓服务器的压力,架构中经常使用,一主二从

 

1.2.环境配置

Redis默认单机启动之后就是master,主从复制只需要配置从库,不用配置主库。

127.0.0.1:6379> info replication  #查看当前库的信息
# Replication
role:master  #显示当前server的角色  master
connected_slaves:0  # 显示从机的个数
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

这里实际项目中都是部署在同一网段的不同服务器上,这里只做简单说明配置,需要在另外的服务器上去创建两个从机Redis slave从机。具体需要修改的是redis.conf文件中的如下配置:

port 6379 #端口号
logfile "6379.log" #log日志文件存放位置
dbfilename dump6379.rdb  #redis持久化存放目录

其它从机的redis.conf文件配置一致即可。

 

1.3.配置一主二从

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点;我们一般情况下只用配置从机就可以了。

认老大,就是一台作为主机(79)二台作为从机(80/81)

具体配置如下:

127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1:6379 #手动使用命令方式选择6379作为自己的老大
OK
127.0.0.1:6380> info relication
# Replication
role:slave  #当前角色是从机
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:3
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:14
slave_read_only:1
connected_slaves:0

对应主机端可以看到从机的状态如下:

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真实的主从配置应该是在配置文件中配置,这样的话是永久的,这里使用slaveof命令只是暂时的。

在redis.conf文件中我们需要配置replicaof,设置masterip地址和端口号;如果主机有密码,那么配置matserauth 对应的密码即可。

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 细节

主从配置默认是主机可以写,从机不能写只能读取。主机中的所有信息和数据,都会被从机保存。

即在从机中只能读取到主机中设置的key的值,而不能进行set key值操作。

如果是使用命令行,来配置的主从,这个时候如果重启了,就会便会主机。只要变为从机,立马就会从主机中获取值。

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,同时收集所有收到的用于修改数据集命令,在后台进程执行完毕之后,master将传送整个数据文件到slave,并完成一次同步。

全量复制:slave服务在接收到数据库文件数据后,将其存盘并加载到内存中;

增量复制:master继续将新的所有收集到的修改命令依次传给slave,完成同步。

但是只要是重新连接master,一次完全同步(全量复制)将被自动执行。我们的数据一定可以在从机中看到。

手动版谋朝篡位

如果主机断开了连接,我们可以使用SLAVE no one命令,让自己变成主机,其它的节点就可以手动连接到最新的这个主节点(手动版)。如果这个时候老大修复了,那就重新连接。

 

1.4.Redis哨兵模式

简单地说Redis哨兵模式,就是自动选举老大的模式。

概述

主从切换技术的方法是:当主服务器宕机后,需要手动把一台服务器切换为主服务器,这就需要人工干预,费事费力,还会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,Redis从2.8开始正式提供了Sentinel(哨兵)架构来解决这个问题。

谋朝篡位的自动版,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换成主库。

哨兵模式是一种特殊的模式,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。

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这里哨兵有两个作用:

  • 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,然后通过发布订阅模式通知其它的从服务器,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。各个哨兵之前还会进行监控,这样就形成了多哨兵模式。

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 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,这个现象称为主观下线。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实现切换主机,这个过程称为客观下线

 

测试

我们目前的状态是一主二从

1.配置哨兵配置文件sentinel.conf

# sentinel monitor 被监控的名称 host port 1
sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1

后面的数字1,代表主机挂了,slave投票看让谁接替成为主机,票数最多的,就会成为主机。

2.启动哨兵

[root@fengye bin]# redis-sentinel fconfig/sentinel.conf

如果Master节点断开了,这个时候就会从从机中随机选择一个服务器(这里面有一个投票算法)。

这里如果主机此时回来了,只能归并到新的主机下,当做从机。这就是哨兵模式的规则。

 

哨兵模式

优点

1.哨兵集群,基于主从复制模式,所有的主从配置优点,它全有。

2.主从可以切换,故障可以转移,系统的可用性就会更好。

3.哨兵模式就是主从模式的升级,手动到自动,更加健壮。

 

缺点

1.Redis不好在线扩容的,集群容量一旦达到上限,在线扩容就十分麻烦。

2.实现哨兵模式的配置其实是很麻烦的,里面有很多选择。

 

1.5.哨兵模式配置

哨兵模式的全部配置

# Example sentinel.conf

# 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379,如果有哨兵集群,还需要配置每个哨兵端口
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配置多少个sentinel哨兵统一认为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实例的客户端都是需要提供密码
# 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 mymatser 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,越意味着越多的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处于不能处理命名请求的状态。
# 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

1).sentinel notification-script <master-name> <script-path> 

# 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,能被多次调用的,不是针对性的
# sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

 

 

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