Redis主从复制详解(入门教程)

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 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) ; <font color='blue'>数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点。</font>Master以写为主,Slave以读为主。

概念

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。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:

  1. 读写分离:主节点写,从节点读,提高服务器的读写负载能力
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 高可用(集群)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(可能宕机,一主二从),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做redis存储内存,
    一般单台redis最大使用内存不应该超过20G。

比如电商网站上的商品,一般都是一次上传,无数次浏览,也就是“多读少写”
在这里插入图片描述


环境配置

本文以一主二从的模式,需在一台装有redis服务的服务器上准备三个端口不同的配置文件,如:redis79.conf,redis80.conf,redis81.conf。
在这里插入图片描述
分别启动这3个redis服务器,可以通过进程查看
在这里插入图片描述

一主二从

配置

本文中以6379端口服务为主库,6380和6381端口两个服务为从库进行配置

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。

通俗来讲就是只配置从机!(认老大)
命令说明:
slaveof host 端口 (当前服务器转变为指定服务器的从属服务器(slave server))
slaveof no one (使得这个从属服务器关闭复制功能,并从从属服务器转变回主服务器)
注意:slaveof no one 命令使用后,原来同步所得的数据集不会被丢弃

在6380端口服务上操作(只展示部分返回信息):

127.0.0.1:6380> SLAVEOF 127.0.0.1 6379    #在从机中进行配置,slaveof host 端口
OK
127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:slave    #当前角色 从节点
master_host:127.0.0.1    #主机信息
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:8
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:28
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
...

在6381端口服务上操作(只展示部分返回信息):

127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:slave    #当前角色 从节点
master_host:127.0.0.1 #主机信息
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:4
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:1428
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
...

在6379端口服务中查看:

127.0.0.1:6379> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=1428,lag=0
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=1428,lag=0
...

测试

主机可以写,从机不可以写(只能读)!主机村所有信息和数据,都会自动被从机保存!

在6379端口服务(主机)写:
在这里插入图片描述
在6380端口服务(从机)读:
在这里插入图片描述

问题:如果主机宕机会发生什么?主机宕机恢复后会发生什么?

在6380中:
显示主机状态断掉,但自身扔为从机
在这里插入图片描述
主机恢复
在6379端口服务中(主机):进行写操作
在这里插入图片描述
在6380端口服务中(从机):进行读操作
在这里插入图片描述

结论:

  • 主机断开后,从机依旧连接到主机,但是没有写操作了
  • 如主机重新连接,从机依旧可以获取到主机写入的信息

其中一个从机断了,主机新set的值,待该从机后连接后,如果使用命令行来配置的主从关系,如果重启后,从机就变成主机。(修改配置文件可永久生效)!只要再变回从机,立马就会从主机中获取值!
在Redis.conf中的REPLICATION配置两个地方即可
在这里插入图片描述

复制原理

Slave启动成功连接到master后会发生一个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:而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

哨兵模式

概述

主从切换技术的方法是:当主机服务器宕机后,需要手动把一台服务器切换为主服务器,这就是需要人工干预,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,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。

该方式可以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,它会独立允许,其原理就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。
在这里插入图片描述
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他的从服务器,修改配置文件,让它们切换主机。

然后一个哨兵进程对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,各哨兵之间还会进行监控,这样形成了多哨兵模式。
在这里插入图片描述
假设主服务器宕机,哨兵1先监测到这个结果,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。当后面哨兵也检测出主服务器不可用,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

  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投票看谁接替成为主机,票数最多成为主机!

  1. 启动哨兵
sudo redis-sentinel my-config/sentinel.conf 

在这里插入图片描述

  1. 测试主机(6379)宕机

如果Master节点宕机断开,会在从机中随机选择一个服务器作为主节点(投票算法)
在这里插入图片描述
如果主机再次重新连接,则只能当它的从机,而非恢复之前的主机。

优缺点

优点:

  1. 哨兵集群,基于主从复制模式,所有的主从复制优点,它都有
  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很难在线扩容,集群容量一旦达到上线,在线扩容就十分麻烦
  2. 实现哨兵模式的配置其实很麻烦,里面有很多选择配置项!

哨兵模式全部配置

重点配置
# Example   sentinel.conf
# 哨兵sentinel实例运行的端口   默认是26379,如果有哨兵集群,我们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 sentine1 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sentine1哨兵统- -认为master主节点失联那么这时客观上认为主节点失联了
# sentine1 monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
sentinel monitor mymaster   127.0.0.1   6379   1
其他配置
#当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码这样所有连接kedis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- - 样的验证密码
# sentine1 auth-pass <master-name> <password>
sentine1 auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passwOrd

#指定多少毫秒之后主节点没有应答哨兵sentine1 此时哨兵主观上认为主节点下线默认30秒
# sentinel down-after-mi 11i seconds <master-name> <mi 11iseconds>
sentine1 down-after-mi 11iseconds 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fai lover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。
# sentine1 paralle1-syncs <master-name> <numslaves>
sentine1 paralle1-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sentine1对同一 个master两次fai lover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s1ave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s1aves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
# sentine1 failover-timeout <master-name> <milliseconds>
sentine1 fai lover-ti meout 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sentine1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sentine1. 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sentine1无法正常启动成功。
#通知脚本
# she11编程
# sentine1 notification-script <master-name> <script-path>
sentine1 notificati on-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“Teader"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s lave)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。
# sentine1 client-reconfig-script <master-name> <script-path>
sentine1 client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh #一般都是由运维来配置!
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