一、redis概念

1、redis集群模式

主从复制

哨兵

集群Cluster

2、Redis群集

二、Redis主从复制

1、主从模式

2、主从复制流程

3、redis配置

验证主从效果

三、redis哨兵

1、哨兵模式

2、哨兵模式主要功能

3、哨兵们监控整个系统节点的过程

4、哨兵模式下的故障迁移

主观下线

客观下线

master选举

故障转移

优缺点：

哨兵配置

验证结果

四、Cluster群集

1、集群原理

配置

测试结果

总结

一、redis概念

1、redis集群模式

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。

集群Cluster

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

2、Redis群集

redis是一个开源的kevvalue存储系统，受到了广大互联网公司的青睐。redis3.0版本之前只支持单例模式，在3.0版本及以后才支持集群 redis集群采用P2P模式，是完全去中心化的，不存在中心节点或者代理节点;

为了实现集群的高可用，即判新节点是否健康(能否正常使用)， redis-cluster有一个投票容错机制:
如果集群中超过半数的节点投票认为某个节点挂了，那么这个节点就挂了(fail)。这是判断节点是否挂了的方法:

判新集群是否正常:
如果集群中任意一个节点挂了，而且该节点没有从节点(备份节点)，那么这个集群就挂了。这是判断集群是否挂了的方法

那么为什么任意一个节点挂了(没有从节点)这个集群就挂了？

因为集群内置了16384个slot(哈希槽)，并且把所有的物理节点映射到了这16384[0-16383]个slot上，或者说把这些slot均等的分配给了各个节点。
当需要在Redis集群存放一个数据(key-value)时，redis会先对这个key进行crc16算法，然后得到一个结果再把这个结果对16384进行求余，这个余数会对应[0-16383]其中一个槽，进而决定key-value存储到哪个节点中。所以一旦某个节点挂了，该节点对应的slot就无法使用，那么就会导致集群无法正常工作

示例(三个节点) ：节点A覆盖0-5460;节点B覆盖5461-10922;节点C覆盖10923-16383即:每个节点有5460个哈希槽
新增一个节点:节占A覆盖1365-5460节占B覆盖6827-10922节点C覆盖12288-16383节点D覆盖0-1364.5461-6826.10923-12287即:每个节点有4095个哈希槽

简单就是：它存储方式是哈希槽的方式，存储到各个节点的方式是分布式，但类似于串连在一起，一个出现问题，存储任然会给这个固定槽内，同样因为这个槽的原因固定，也是redis快的原因之一

redis两次分发，第一次分发给多个节点，第二次是分给不同槽（每个槽512M）

二、Redis主从复制

1、主从模式

通过持久化功能，redis保证了即使在服务器重启的情况下也不会丢失(或少量丢失)数据，因为持久化会把内存中的数据保存到硬盘上，重启会从硬盘上加载数据，但是由于数据是存储在一台服务器上的，如果这台服务器出现硬盘故障等问题，也会导致数据丢失。

为了避免单点故障，通常的做法是将数据库复制多个副本以部署在不同的服务器上，这样即使有一台服务器出现故障，其他服务器依然可以继续提供服务，为此，redis提供了复制(replication)功能，可以实现当一台数据库中的数据更新后，自动将更新的数据同步到其他数据库上。

在复制的概念中，数据库分为两类，一类是主数据库(master)，另一类是从数据(slave)。主数据可以进行读写操作，当写操做导致数据变化时自动将数据同步给数据库，而从数据库一般是只读的，并接收主数据同步过来的数据。一个主数据库可以拥有多个从数据库，而一个从数据库只能拥有一个主数据库

2、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(RDB)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端机几器，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。

流程：首先从服务器发送rsync复制请求，主服务器收到请求后，首先会启动主进程，通过派生fork，生成rdb子进程，子进程生成rdb的文件，同时完成后也会通知主进程，释放进程和资源，然后把rdb文件推送给从服务器；从服务器接收到rdb的文件后，先会看看自己的数据库，是否存在这个数据，如果存在，那么会先删除这些数据，如果没有，那直接做恢复操作，这个过程类似做的是全量的复制

然后主服务器会把缓存区的数据，append加入缓冲区，缓冲区直接与从服务器缓冲区对接，做数据的复制，这里的复制类似于增量部分；在后续的主服务器更新数据都是更具主服务器的缓存区增加到缓冲，在直接对接从服务器的，然后从在做保存

3、redis配置

安装Redis
三台服务器都需要安装#按需求关闭安全策略
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0yum -y install gcc gcc-c++ make
主可以写，从只能读cd /opt
wget -P /opt http://download.redis.io/releases/redis-5.0.9.tar.gz
tar -zxvf redis-5.0.9.tar.gzcd redis-5.0.9
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
#Redis源码包中直接提供了makefile文件 直接执行make与make install命令进行安装cd /opt/redis-5.0.9/utils/
./install_server.sh   #回车，直到出现以下选项，手动修改为“/usr/local/redis/bin/redis-server”
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-serverln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/#检查服务状态
ss -natp | grep "redis"修改Redis配置文件
① Master节点
vim /etc/redis/6379.confbind 0.0.0.0
#70行，修改监听地址为 0.0.0.0
daemonize yes
#137行，开启守护进程
logfile /var/1og/redis_6379.1og
#172行，指定日志文件目录
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
#重启服务使配置生效② Slave1/2节点
vim /etc/redis/6379.confbind 0.0.0.0
#70行，修改监听地址为 0.0.0.0
daemonize yes
#137行，开启守护进程
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 192.168.255.150 6379
#288行，指定要同步的 Master 节点 IP 和端口
appendonly yes
#700行，开启 AOF 持久化功能/etc/init.d/redis_6379 restart
#重启服务使配置生效

验证主从效果

主节点输入
tail -f /var/log/redis_6379.log

三、redis哨兵

1、哨兵模式

哨兵模式集群架构
哨兵是Redis集群架构中非常重要的一个组件，哨兵的出现主要是解决了主从复制出现故障时需要人为干预的问题

2、哨兵模式主要功能

集群监控:负责监控Redismaster和slave进程是否正常工作
消息通知:如果某个Redis实例有故障，那么哨兵负责发送消息作为报敬通知给管理员
故障转移:如果masternode挂掉了，会自动转移到slave node上
配置中心:如果故障转移发生了，通知client客户端新的master地址

使用一个或者多个哨兵(Sentinel)实例组成的系统，对redis节点进行监控在主节点出现故障的情况下，能将从节点中的一个升级为主节点，进行故障转义，保证系统的可用性

3、哨兵们监控整个系统节点的过程

首先主节点的信息是配置在哨兵(Sentinel)的配置文件中

哨兵节点会和配置的主节点建立起两条连接命令连接和订阅连接
PS:Redis发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式:发送者(pub)发送消息，订阅者 (sub) 接收消息。

哨兵会通过命令连接每10s发送一次INFO命令，通过INFO命令，主节点会返回自己的run_id和自己的从节点信息

哨兵会对这些从节点也建立两条连接命令连接和订阅连接

哨兵通过命令连接向从节点发送INFO命令，获取到他的一些信息: run id(redis服务器id) 、role(职能)、从服务器的复制偏移量offset、其他

通过命令连接向服务器的sentinel:hello频道发送一条消息，内容包括自己的ip端口、run id、配置(后续投票的时候会用到)等

通过订阅连接对服务器的sentinel:hello频道做了监听，所以所有的向该频道发送的哨兵的消息都能被接受到

解析监听到的消息，进行分析提取，就可以知道还有那些别的哨兵服务节点也在监听这些主从节点了，更新结构体将这些哨兵节点记录下来

向观察到的其他的哨兵节点建立命令连接----没有订阅连接

4、哨兵模式下的故障迁移

主观下线

哨兵(Sentinel)节点会每秒一次的频率向建立了命令连接的实例发送PING命令，如果在down-after-milliseconds毫秒内没有做出有效响应包括(PONG/LOADING/MASTERDOWN)以外的响应，哨兵就会将该实例在本结构体中的状态标记为SRI_S_DOWN主观下线

客观下线

当一个哨兵节点发现主节点处于主观下线状态是，会向其他的哨兵节点发出询问，该节点是不是已经主观下线了。如果超过配置参数quorum个节点认为是主观下线时，该哨兵节点就会将自己维护的结构体中该主节点标记为SRIO DOWN客观下线询问命令SENTINEL is-master-down-by-addr

master选举

在认为主节点客观下线的情况下，哨兵节点节点间会发起一次选举，命令为:SENTINEL is-master-down-by-addr，只是runid这次会将自己的runid带进去，希望接受者将自己设置为主节点。如果超过半数以上的节点返回将该节点标记为leacer的情况下，会有该leader对故障进行迁移

故障转移

在从节点中挑选出新的主节点（通讯正常-优先级排序-优先级相同时选择offset最大的）
将该节点设置成新的主节点SLAVEOF no one,并确保在后续的INGO命令时该节点返回状态为master
将其他的从节点设置成从新的主节点复制，SLAVEOF命令
将旧的主节点变成新的主节点的从节点

优缺点：

优点:高可用，哨兵模式是基于主从模式的，所有主从模式的优点，哨兵模式都具有有;主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高
缺点:redis比较难支持在线扩容，在群集容量达到上限时在线扩容会变得很复杂

哨兵配置

修改哨兵配置文件[所有节点皆需]
vim /opt/redis-5.0.9/sentinel.conf#17行，关闭保护模式
protected-mode no
#21行，Redis哨 兵默认的监听端口
port 26379
#26行 开启守护进程
daemonize yes
#36行，指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
#65行，指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
#84行，指定哨兵节点
#2表示，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 monitor mymaster 192.168.255.150 6379 2
#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒 (30秒 )
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000
#146行，故障节点的最大超时时间为180000 (180秒)
sentinel failover-timeout mymaster 180000       6 启动哨兵模式
先启动主节点在启动从节点cd /opt/redis-5.0.9/
redis-sentinel sentinel.conf &查看哨兵信息
[root@master redis-5.0.7]# 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=192.168.255.150:6379,slaves=2,sentinels=1模拟故障（rm -rf /var/run/redis_6379.pid）
ps -ef | grep "redis"
#查看 redis-server 的进程号kill -9 6379
#杀死 Master 节点上的 redis-server 的进程号
查看哨兵信息
[root@master redis-5.0.7]#  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=odown,address=192.168.255.150:6379,slaves=2,sentinels=3PS:status=odown:
o即objectively ，客观#查看master哨兵日志
验证结果
tail -f /var/log/sentinel.logredis-cli -p 26379 info Sentinel

验证结果

四、Cluster群集

1、集群原理

redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用、读写分离，但是在这种模式每台redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存资源，所以在redis3.0上加入了Cluster群集模式，实现了redis的分布式存储，也京是说每台redis节点存储着不同的内容根据官方推荐，集群部署至少要3台以上的master节点，最好使用3主3从六个节点的模式。
Cluster群集由多个redis服务器组成的分布式网络服务群集，群集之中有多个master主节点，每一个主节点都可读可写，节点之间会相互通信，两两相连，redis群集无中心节点

在redis-Cluster群集中，可以给每个一个主节点添加从节点，主节点和从节点直接尊循主从模型的特性，当用户需要处理更多读请求的时候，添加从节点可以扩展系统的读性能redis-cluster的故障转移:redis群集的主机节点内置了类似redissentinel的节点故障检测和自动故障转移功能，当群集中的某个主节点下线时，群集中的其他在线主节点会注意到这一点，并且对已经下线的主节点进行故障转移集群进行故障转移的方法和redis sentinel进行故障转移的方法基本一样，不同的是，在集群里面，故障转移是由集群中，其他在线的主节点负责进行的，所以群集不必另外使用redis sentinel

配置

三台服务器都需要安装#按需求关闭安全策略
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0yum -y install gcc gcc-c++ makecd /opt
wget -P /opt http://download.redis.io/releases/redis-5.0.9.tar.gz
tar -zxvf redis-5.0.9.tar.gzcd redis-5.0.9
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
#Redis源码包中直接提供了makefile文件 直接执行make与make install命令进行安装cd /opt/redis-5.0.9/utils/
./install_server.sh   #回车，直到出现以下选项，手动修改为“/usr/local/redis/bin/redis-server”
Please select the redis executable path [/usr/local/bin/redis-server] /usr/local/redis/bin/redis-serverln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/创建redis 6个端口的工作目录
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}vim /opt/redis.sh
#!/bin/bash
for i in {3..6}
do
cp /opt/redis-5.0.9/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.9/src/redis-cli /opt/redis-5.0.9/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
donesh -x /opt/redis.shcd /etc/redis/redis-cluster/redis 6001
vim redis.conf
bind 127.0.0.1
#69行，注释掉bind项或不修改，默认监听所有网卡
protected-mode no
#88行，修改，关闭保护模式
port 6001
#92行，修改，redis监听端口，
daemonize yes
#136行，开启守护进程，以独立进程启动
cluster-enabled yes
#832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.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
appendonly yes
#700行，修改，开启AOF持久化其他5个配置文件除端口号外改动相同
cp redis.conf ../redis6002/
--->yes#启动服务
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf#根据对应配置文件启动redis
vim /opt/redis_start.sh
#!/bin/bash
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redissh -x /opt/redis_start.sh加入集群
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
#下面交互的时候需要输入 yes 才可以创建
#-replicas 1 表示每个主节点有一个从节点

测试结果

#查看节点的哈希槽编号范围

总结

redis在此处可以做为mysql的前置缓存数据库，redis与mysql对接的方式，需要配置线程池，需要定义后端mysql的位置（IP) + port（端口+对接的方式sock文件的位置,其他策略

redis基础功能
用于内存/缓存型快速存储(读取)

实现的方式
是默认将数据存储在内存/缓存中
具有丰富的数据类型，string list hash set && order set等，重要数据持久化的功能，持久化的方式:AOF RDB

单线程模式—》速度快的原因之一:Epoll + I/o复用(cluster中的slots哈希槽可以充当数据读、取的索引)

redis 中算法
LRU :淘汰策略
1)爱存中的数据进行随机淘汰
2)缓存中被设置了过期时间的数据进行随机淘汰
3）缓存中被设置了过期时间的数据，进行惰性删除（仅当访问到的数据过期了，才会删除)

4）当数据持续存储过程中，内存将满，会在设置了过期时间的数据中，进行近期淘汰
令牌桶＋漏桶算法:限流
Raft:选举机制，用于选举新的主节点的算法##redis缓存高热数据的机制
高热:命中次数高的：指定提高缓存内数据的命中数，最直接的可以刷脚本，访问这些数据

redis优化

1、单例服务器，服务器本身优化

硬件资源选择->五大资源
1）磁盘固态盘scsi ——》硬件磁盘阵列
2）服务器内存条/云上，选择服务所需要的内存（阿里云)

3 ) CPU核数——》选择
4）网络—》网卡/云上，需要考虑负载压力下的网络流量QPs 4)网络-“网卡/云上，需要考虑负载压力下的网络流量QPS
以上，需要计算费用成本，还需要考虑到该服务器上的服务在运行是消耗的性能比例（需要预留给系统一部分资源)单例服务器,服务本身环境的选择以上，需要计算费用成本，还需要考虑到该服务器上的服务在运行是消耗的性能比例(需要预留给系统一部分资源)

单例服务器，服务本身环境的选择
1)操作系统(linur发行版centos ubantu redhat server debian alphon mac sSuSE) ++(三阶:虚拟化KVM XEN FUEE ) 1)操作系统(linur发行版centos ubantu redhat server debian alphon mac sSuSE) ++(三阶:虚拟化KVM XEN FUEE )
2）基于操作系统，依赖环境（首当其冲，需要选择是最小化安装，还是指定操作系统版本的安装+内核版本)＋软件形式的依赖tconcat-》jdselk (jdk )
3）软件资源优化—》五大负载＋内核优化〈TCP协议相关、队列相关、路由转发、重定向、端口、文件打开数、系统的软硬限制)

2、单例服务器应用服务本身优化

软件资源优化-“五大负载+内核优化<tcp协议相关、队列相关、路由转发、重定向、端口、文件打开数、系统的软硬限制)
以redis 为例
1）首先从启动读取的恢复文件来看，基于AoF—》开启AoF功能(RDB是默认)RDB中 save M N触发周期的选择判定，—》影响到磁盘资源的使用
AoF中选择合适的syncwrite 同步写入磁盘的策略everysecond AoF中选择合适的syncwrite 同步写入磁盘的策略everysecond
2）使用过程中，需要考虑到的是内存的使用量（out memory )
内存淘汰策略★（惰性淘汰＋定期删除/禁止:淘汰＋定期删除）—》选择合适的淘汰策略（配置文件中定义的)

3)持久化方向
持久化的功能在保证数据完整性的同时，依然会持续性的对磁盘产生存储压力（来源于AOF和ROB生成的数据文件aof和rob的日志文件）

数据/日志文件的定期归档 ——日志文件的分割—保存在日志中心——共享存储NFS，GFS，TFS

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Redis主从复制、哨兵、集群

一、redis概念

1、redis集群模式

主从复制

哨兵

集群Cluster

2、Redis群集

二、Redis主从复制

1、主从模式

2、主从复制流程

3、redis配置

验证主从效果

三、redis哨兵

1、哨兵模式

2、哨兵模式主要功能

3、哨兵们监控整个系统节点的过程

4、哨兵模式下的故障迁移

主观下线

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master选举

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3、哨兵们监控整个系统节点的过程

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