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利用redis-sentinel+keepalived实现redis高可用

2016-05-24 4402
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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
推荐场景：
通过缓存加速数据库访问
简介：
原创作品，允许转载，转载时请务必以超链接形式标明文章  原始出处 、作者信息和本声明。否则将追究法律责任。 http://dgd2010.blog.51cto.com/1539422/1742766

目标、需求：

为上层应用提供高可靠、低延迟、低（无限接近0）数据损失的Redis缓存服务

方案概述：

采用同一网络内的三台主机（可以是物理主机、虚拟机或docker容器），要求三台主机之间都能相互访问，每一台主机上都安装redis-server、redis-sentinel和keepalived。

redis-server负责提供Redis缓存服务，三台主机间的关系是master-slave-slave

redis-sentinel负责提供Redis高可用，三台主机间的关系与redis-server相同

keepalived负责提供VIP地址供上层应用使用，三台主机的关系是master-backup-backup，VIP始终在redis-server master上，保证对上层应用可写可读。

三台主机的冗余度是1，也就是说当有一台主机宕机时另外两台中至少有一台主机可以提供Redis缓存服务

方案原理：

redis-server提供单实例的Redis缓存服务，redis-sentinel能在一台主机挂掉时自动的将某一台可用主机上的redis-server由slave状态切换成master状态。

keepalived通过vrrp_script检测当前主机上的redis-server是否以master状态运行，如果当前主机上的redis-server正在以master状态运行，则将vrrp_instance标记为存活状态，并分配VIP；如果当前主机上的redis-server正在以slave状态运行，则将vrrp_instance标记为错误状态。当某台主机宕机后，其他两台主机上的keepalived会将VIP切换到新的master（当前主机上的redis-server正在以master状态运行）上。

由于keepalived的VIP切换有延迟（大约40ms），因此上层应用不能过分依赖Redis，例如大规模并发性的短时间内向Redis插入大量数据。

连接图

image

如图所示，有三台主机，分别标识为Redis1、Redis2、Redis3，它们的角色和配置等信息如下：

主机标识 Redis1 Redis2 Redis3
IP地址 192.168.1.241 192.168.1.242 192.168.1.243
预设配置 redis-server master          
keepalived master		 redis-server slave          
keepalived backup		 redis-server slave          
keepalived backup
  VIP    

 

配置步骤：

步骤概述

  1. 安装：安装redis-server、redis-sentinel、keepalived

  2. 配置：配置Redis1、Redis2、Redis3，主要是编辑各个服务的配置文件

  3. 启动：先启动redis-server、再启动redis-sentinel、最后自动keepalived

  4. 验证：模拟一台主机宕机，主机网络中断，redis-server、redis-sentinel、keepalived三个服务任何一个发生故障的情况。

（1）设定主机名（建议设定为fqdn格式）、同步时间、更改文件描述符最大打开数量、更改内核参数、配置编译环境、配置防火墙在此就不赘述了。

（2）安装redis-server和redis-sentinel

Redis的安装由于只是bin二进制可执行文件和data目录比较重要，因此简化安装如下    

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# http://download.redis.io/redis-stable.tar.gz     
wget -c http: //download .redis.io /releases/redis-3 .0.7. tar .gz     
tar  zxf redis-3.0.7. tar .gz     
cd  redis-3.0.7     
make     
cd     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-benchmark  /usr/local/sbin/     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-check-aof  /usr/local/sbin/     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-check-dump  /usr/local/sbin/     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-cli  /usr/local/sbin/     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-sentinel  /usr/local/sbin/     
\ cp  redis-3.0.7 /src/redis-server  /usr/local/sbin/     
mkdir  /etc/redis     
mkdir  -p  /data/redis-6379/

（3）安装keepalived

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# http://www.keepalived.org/documentation.html     
wget -c http: //www .keepalived.org /software/keepalived-1 .2.19. tar .gz     
tar  zxf keepalived-1.2.19. tar .gz     
cd  keepalived-1.2.19     
. /configure  --prefix= /usr/local/keepalived     
make     
make  install     
cp  /usr/local/keepalived/sbin/keepalived  /usr/sbin/     
cp  /usr/local/keepalived/etc/sysconfig/keepalived  /etc/sysconfig/     
cp  /usr/local/keepalived/etc/rc .d /init .d /keepalived  /etc/init .d/     
mkdir  /etc/keepalived

keepalived的配置文件在后面添加

（4）Redis1上的redis-sentinel配置文件

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cat  > /etc/redis/sentinel .conf<<eof    
port 26379     
dir  /tmp     
sentinel monitor mymaster 192.168.1.241 6379 2     
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000     
sentinel parallel-syncs mymaster 1     
sentinel failover-timeout mymaster 180000     
eof

Redis2和Redis3上的redis-sentinel配置文件与Redis1上的redis-sentinel配置文件内容相同。

（5）Redis1上的redis-server的配置文件

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cat  >  /etc/redis/redis-6379 .conf <<eof     
# maxmemory 268435456     
maxmemory 256mb     
daemonize  yes     
pidfile  /data/redis-6379/redis-6379 .pid     
port 6379     
bind 0.0.0.0     
tcp-backlog 511     
timeout 0     
 
tcp-keepalive 0     
loglevel notice     
logfile  /data/redis-6379/redis .log     
databases 16     
save 900 1     
save 300 10     
save 60 10000     
stop-writes-on-bgsave-error  yes     
rdbcompression  yes     
rdbchecksum  yes     
dbfilename dumpredis-6379.rdb     
dir  /data/redis-6379     
slave-serve-stale-data  yes     
slave- read -only  yes     
repl-diskless- sync  no     
repl-diskless- sync -delay 5     
# repl-ping-slave-period 10     
# repl-timeout 60     
repl-disable-tcp-nodelay no     
# repl-backlog-size 1mb     
# repl-backlog-ttl 3600     
slave-priority 100     
# min-slaves-to-write 3     
# min-slaves-max-lag 10     
 
appendonly no     
appendfilename  "appendonly.aof"     
appendfsync everysec     
no-appendfsync-on-rewrite no     
auto-aof-rewrite-percentage 100     
auto-aof-rewrite-min-size 64mb     
aof-load-truncated  yes     
lua- time -limit 5000     
slowlog-log-slower-than 10000     
slowlog-max-len 128     
latency-monitor-threshold 0     
notify-keyspace-events  ""     
hash -max-ziplist-entries 512     
hash -max-ziplist-value 64     
list-max-ziplist-entries 512     
list-max-ziplist-value 64     
set -max-intset-entries 512     
zset-max-ziplist-entries 128     
zset-max-ziplist-value 64     
hll-sparse-max-bytes 3000     
activerehashing  yes     
client-output-buffer-limit normal 0 0 0     
client-output-buffer-limit slave 256mb 64mb 60     
client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60     
hz 10     
aof-rewrite-incremental-fsync  yes     
eof

（6）Redis2与Redis3上的redis-server配置文件

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cat  >  /etc/redis/redis-6379 .conf <<eof    
slaveof 192.168.1.241 6379     
# maxmemory 268435456     
maxmemory 256mb     
daemonize  yes     
pidfile  /data/redis-6379/redis-6379 .pid     
port 6379     
bind 0.0.0.0     
tcp-backlog 511     
timeout 0     
tcp-keepalive 0     
loglevel notice     
logfile  /data/redis-6379/redis .log     
databases 16     
save 900 1     
save 300 10     
save 60 10000     
stop-writes-on-bgsave-error  yes     
rdbcompression  yes     
rdbchecksum  yes     
dbfilename dumpredis-6379.rdb     
dir  /data/redis-6379     
slave-serve-stale-data  yes     
slave- read -only  yes     
repl-diskless- sync  no     
repl-diskless- sync -delay 5 
     
# repl-ping-slave-period 10     
# repl-timeout 60     
repl-disable-tcp-nodelay no     
# repl-backlog-size 1mb     
# repl-backlog-ttl 3600     
slave-priority 100     
# min-slaves-to-write 3     
# min-slaves-max-lag 10     
appendonly no     
appendfilename  "appendonly.aof"     
appendfsync everysec     
no-appendfsync-on-rewrite no     
auto-aof-rewrite-percentage 100     
auto-aof-rewrite-min-size 64mb     
aof-load-truncated  yes     
lua- time -limit 5000     
slowlog-log-slower-than 10000     
slowlog-max-len 128     
latency-monitor-threshold 0     
notify-keyspace-events  ""     
hash -max-ziplist-entries 512     
hash -max-ziplist-value 64     
list-max-ziplist-entries 512     
list-max-ziplist-value 64     
set -max-intset-entries 512     
zset-max-ziplist-entries 128     
zset-max-ziplist-value 64     
hll-sparse-max-bytes 3000     
activerehashing  yes     
client-output-buffer-limit normal 0 0 0     
client-output-buffer-limit slave 256mb 64mb 60     
client-output-buffer-limit pubsub 32mb 8mb 60     
hz 10     
aof-rewrite-incremental-fsync  yes     
eof

（7）Redis1上的keepalived配置文件(vim /etc/keepalived/keepalived.conf)

关于keepalived的配置文件

keepalived的配置文件默认是没有的，当然sample&example文件还是有的，通常在PREFIX/etc/sample目录下。

keepalived master和backup（backups）之间不同的是：

1.优先级的不同，master的优先级priority的数字要高一些

2.global_defs段的router_id都不一样，实际中可以用任意名字区分也可以用主机名区分

3.backup的配置文件中还有一个nopreempt字段，意思是设置为非抢占模式，作用是让master优先获取到VIP，并保证VIP是在原先的master上。

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! Configuration File  for  keepalived     
global_defs {     
    notification_email {     
      root@localhost     
    }     
    notification_email_from keepalived@localhost     
    smtp_server 127.0.0.1     
    smtp_connect_timeout 10     
    router_id keepalivedha_1     
}     
vrrp_script chk_http_port {     
     script  "redis-cli info | grep role:master >/dev/null 2>&1"     
     interval 1     
     timeout 2     
     fall 2     
     rise 1     
}     
vrrp_sync_group VG_1 {     
     group {     
         VI_1     
     }     
}     
vrrp_instance VI_1 {     
     state BACKUP     
     interface eth1     
     #use_vmac keepalived     
     #vmac_xmit_base     
     mcast_src_ip 192.168.1.241     
     smtp_alert     
     virtual_router_id 20    
     priority 100     
     advert_int 1     
     authentication {     
         auth_type PASS     
         auth_pass password     
     }     
     virtual_ipaddress {     
         192.168.1.245     
     }     
     track_script {     
         chk_http_port     
     }     
}

（8）Redis2上的keepalived配置文件

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! Configuration File  for  keepalived    
global_defs {     
    notification_email {     
      root@localhost     
    }     
    notification_email_from keepalived@localhost    
    smtp_server 127.0.0.1     
    smtp_connect_timeout 10     
    router_id keepalivedha_2     
}     
vrrp_script chk_http_port {     
     script  "redis-cli info | grep role:master >/dev/null 2>&1"     
     interval 1     
     timeout 2     
     fall 2     
     rise 1     
}     
vrrp_sync_group VG_1 {     
     group {     
         VI_1     
     }     
}     
vrrp_instance VI_1 {     
     state BACKUP     
     interface eth2     
     #use_vmac keepalived     
     #vmac_xmit_base     
     mcast_src_ip 192.168.1.242     
     smtp_alert     
     virtual_router_id 20    
     priority 99     
     advert_int 1     
     authentication {     
         auth_type PASS     
         auth_pass password     
     }     
     virtual_ipaddress {     
         192.168.1.245     
     }     
     track_script {     
         chk_http_port     
     }     
     nopreempt     
}

（9）Redis3上的keepalived配置文件

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! Configuration File  for  keepalived    
global_defs {     
    notification_email {     
      root@localhost     
    }     
    notification_email_from keepalived@localhost     
    smtp_server 127.0.0.1     
    smtp_connect_timeout 10     
    router_id keepalivedha_3    
}     
vrrp_script chk_http_port {     
     script  "redis-cli info | grep role:master >/dev/null 2>&1"     
     interval 1     
     timeout 2     
     fall 2     
     rise 1     
}     
vrrp_sync_group VG_1 {     
     group {     
         VI_1     
     }     
}     
vrrp_instance VI_1 {     
     state BACKUP     
     interface eth1     
     #use_vmac keepalived     
     #vmac_xmit_base     
     mcast_src_ip 192.168.1.243     
     smtp_alert     
     virtual_router_id 20    
     priority 98     
     advert_int 1     
     authentication {     
         auth_type PASS     
         auth_pass password     
     }     
     virtual_ipaddress {     
         192.168.1.245     
     }     
     track_script {     
         chk_http_port     
     }     
     nopreempt     
}

（10）启动redis-server

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redis-server  /etc/redis/redis-6379 .conf
tail  /data/redis-6379/redis .log

（11）启动redis-sentinel

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redis-sentinel  /etc/redis/redis-sentinel .conf
tail  /data/redis-6379/redis-sentinel .log

（12）启动keepalived

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service keepalived start
tail  /var/log/messages

如果keepalived启动后日志如下图显示则表示启动成功。

image

image

测试

测试分两块内容，一是测试键值对的set与get，二是测试自增唯一id的是否可用。

（1）测试Redis键值对的set与get

先不模拟故障，先测试一下redis的set、get和复制情况

image

image

再测试一下模拟故障出现时redis的set、get和复制情况

停掉Redis1上的redis-server

image

Redis1上的VIP已经被移除

image

image

查看Redis2上的Redis状态和VIP状态

image

image

通过上图的***文字可以看出，VIP已经漂移到新的redis-server master了。

注意：VIP的漂移过程是需要时间的，时间大概需要10*4ms左右，如下图所示：

image

image

此时再次测试一下Redis的复制情况

image

由上图可见，Redis复制情况正常，上层应用依然可以使用Redis缓存服务。

（2）测试自增唯一id（autoincrementing unique identifier）

概念参考：http://redis-cookbook.readthedocs.org/en/latest/z.html

自增唯一id最常见的应用就是作为关系型数据库的主键，因为主键必须确保每个数据项都有唯一id。

它也可以在不支持自增唯一id的数据库中(比如MongoDB)用来替代唯一id(uniqueidentifier，通常是一个哈希值)

它也可以为用户提供更好的URL：比如将/topic/4e491e229f328b0cd900010d修改为/topic/10086。

一个自增唯一id对象最重要的是保证值的唯一性，要做到这一点，自增id的自增incr操作必须是一个原子操作，它应该能在一个原子时间内完成以下两件事:

增加id值，返回当前id值，并且它也没有减法decr和清零reset等操作，因为这些操作破坏了唯一性。

get操作一般只用于内部检查，比如观察值是否溢出，但在一般情况下，自增唯一id对象应该只有一个incr操作。

先测试一下主机健康状态下的自增唯一id

wKiom1bFYUyhvvAXAABD7HT-ts8276.png

发现各个redis-server中的自增唯一id是好用的。再测试一下某台主机故障状态下的自增唯一id。先根据ip addr找到VIP的主机位置，或者通过redis-cli info查看role找到redis-server master的主机，然后kill redis-server pid，再进行测试。

wKiom1bFYK2QVonMAAA5gRUmSQI600.png

wKioL1bFYlbxjmcaAABAoPWRlDQ544.png

由此发现redis-server中的自增唯一id仍然是好用的。

故障切换的步骤

如果一台主机宕机，则主机启动后，先启动redis-server、再启动redis-sentinel、最后自动keepalived。

如果多台主机宕机，则按照一台主机宕机的步骤做同样处理。

如果一台主机的中的某台服务停止，则直接启动该服务即可。

参考

Redis Documention http://redis.io/documentation

Redis High Availability http://redis.io/topics/sentinel

Redis Replication http://redis.io/topics/replication


后续

由于keepalived的应用场景有限，比如它的核心协议VRRP只能工作在局域网内，不能工作在局域网外（网间、广域网），而且在网络不受自己控制时基本不能用，除非设定好的VIP是供局域网使用。因此特别是在云计算环境中，使用云主机（例如阿里云ECS等）就不能用keepalived，因此只能寻找一个可替代keepalived的解决方案来替代它。Consul作为服务注册、服务发现的最佳选择，无疑可以很好的替代keepalived。第二种方案可以参考这篇文章《利用redis-sentinel+consul实现redis高可用》。

tag:Redis集群,Redis高可用,redis-sentinel,keepalived配置,Redis主从复制

--end--

本文出自 “通信，我的最爱” 博客，请务必保留此出处http://dgd2010.blog.51cto.com/1539422/1742766

文章标签：
云数据库 Tair（兼容 Redis）
NoSQL
Redis
缓存
关键词：
云数据库 Tair（兼容 Redis）高可用
Sentinel redis
Sentinel高可用
云数据库 Tair（兼容 Redis）实现
云数据库 Tair（兼容 Redis）keepalived
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本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
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NoSQL Redis
基于Redis的高可用分布式锁——RedLock
这篇文章介绍了基于Redis的高可用分布式锁RedLock的概念、工作流程、获取和释放锁的方法，以及RedLock相比单机锁在高可用性上的优势，同时指出了其在某些特殊场景下的不足，并提到了ZooKeeper作为另一种实现分布式锁的方案。
FeelTouchLabs
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基于Redis的高可用分布式锁——RedLock
蓝易云
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5天前
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存储 负载均衡 NoSQL
搭建高可用及负载均衡的Redis
通过本文介绍的高可用及负载均衡Redis架构，可以有效提升Redis服务的可靠性和性能。主从复制、哨兵模式、Redis集群以及负载均衡技术的结合，使得Redis系统在应对高并发和数据一致性方面表现出色。这些配置和技术不仅适用于小型应用，也能够支持大规模企业级应用的需求。希望本文能够为您的Redis部署提供实用指导和参考。
蓝易云
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香吧香
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6月前
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监控 NoSQL Redis
Redis 哨兵模式高可用
Redis 哨兵模式高可用
香吧香
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软件求生
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4月前
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监控 NoSQL Redis
Redis Sentinel：秒杀系统背后的可靠性保障神器！
本文详细介绍了如何在个人项目中利用 Redis 哨兵模式保障系统的可靠性与高可用性。哨兵模式通过监控主从服务器状态、自动故障转移和通知客户端等功能，确保在主服务器宕机时系统仍能正常运行。适用于读请求多于写请求的场景，如秒杀系统，能有效缓解数据库压力。同时也探讨了哨兵模式在高并发场景下的优化方法及潜在缺陷，帮助开发者更好地应用该模式。
软件求生
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Redis Sentinel：秒杀系统背后的可靠性保障神器！
dlwlrma-晴子
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3月前
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监控 NoSQL 算法
Redis Sentinel（哨兵）详解
Redis Sentinel（哨兵）详解
dlwlrma-晴子
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武子康
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3月前
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存储 NoSQL 大数据
大数据-51 Redis 高可用方案CAP-AP 主从复制 一主一从 全量和增量同步 哨兵模式 docker-compose测试
大数据-51 Redis 高可用方案CAP-AP 主从复制 一主一从 全量和增量同步 哨兵模式 docker-compose测试
武子康
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hh真是个慢性子
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5月前
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运维 监控 NoSQL
【Redis】哨兵(Sentinel)原理与实战全解～炒鸡简单啊
Redis 的哨兵模式（Sentinel）是一种用于实现高可用性的机制。它通过监控主节点和从节点，并在主节点故障时自动进行切换，确保集群持续提供服务。哨兵模式包括主节点、从节点和哨兵实例，具备监控、通知、自动故障转移等功能，能显著提高系统的稳定性和可靠性。本文详细介绍了哨兵模式的组成、功能、工作机制以及其优势和局限性，并提供了单实例的安装和配置步骤，包括系统优化、安装、配置、启停管理和性能监控等。此外，还介绍了如何配置主从复制和哨兵，确保在故障时能够自动切换并恢复服务。
hh真是个慢性子
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皮牙子抓饭
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6月前
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负载均衡 NoSQL 应用服务中间件
搭建高可用及负载均衡的Redis
【7月更文挑战第10天】
皮牙子抓饭
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javaedge
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存储 缓存 负载均衡
分布式缓存Redis分区（分片）的高可用方案在大厂中的实践（下）
分布式缓存Redis分区（分片）的高可用方案在大厂中的实践
javaedge
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分布式缓存Redis分区（分片）的高可用方案在大厂中的实践（下）
架构精进之路
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缓存 监控 NoSQL
超全面Redis分布式高可用方案：哨兵机制
开发工作中对于分布式缓存高可用方案（搭建 Redis 缓存高可用方案），Redis 主从架构下是如何保证高可用的呢？
架构精进之路
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超全面Redis分布式高可用方案：哨兵机制

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