Redis服务集群架构(主从复制、哨兵模式、群集模式)看这一篇就够了

本文详细介绍了Redis的三种集群架构:主从复制、哨兵模式和群集模式。在主从复制中,讲解了复制的概念、作用及搭建步骤;哨兵模式则探讨了其原理、作用和故障转移过程;最后,对Redis群集模式进行了概念阐述,并展示了搭建集群的完整流程,包括数据分片和故障检测。通过本文,读者可以全面理解Redis集群的管理与实现。

一、Redis主从复制

1、Redis主从复制的概念

在这里插入图片描述

2、Redis主从复制的作用

在这里插入图片描述

3、Redis主从复制的流程

在这里插入图片描述

二、Redis主从复制的搭建

redis-5.0.7.tar.gz
链接: ridis相关软件包
提取码: 66qg

主机 IP地址 安装包
Master 192.168.221.20 redis-5.0.7.tar.gz
Slave1 192.168.221.30 redis-5.0.7.tar.gz
Slave2 192.168.221.40 redis-5.0.7.tar.gz

1、关闭防火墙和安全组件(所有主机)

systemctl stop firewalld
setenforce 0

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2、安装redis软件包(所有主机)

#!/bin/bash
echo -e "\033[31m =====正在验证当前为仅主机还是NAT模式===== \033[0m"
ping -c1 -W1 www.baidu.com &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ];then echo -e "\033[31m 检测当前为NAT模式,为您配置在线yum源 \033[0m"
mkdir -p /etc/yum.repos.d/repo.bak

mv -f /etc/yum.repos.d/* /etc/yum.repos.d/repo.bak &> /dev/null

wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo https://mirrors.aliyun.com/repo/Centos-7.repo &> /dev/null

yum clean all &> /dev/null
yum list &> /dev/null
echo -e "\033[31m 在线源已配置完成 \033[0m"

else
echo -e "\033[31m 检测当前为仅主机模式,为您配置本地yum源 \033[0m"
mount /dev/sr0 /mnt &> /dev/null
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir -p /etc/yum.repos.d/repo.bak

mv -f /etc/yum.repos.d/* /etc/yum.repos.d/repo.bak &> /dev/null

echo '[local]
name=local
baseurl=file:///mnt
enabled=1
gpgcheck=0' > /etc/yum.repos.d/local.repo
yum clean all &> /dev/null
yum makecache &> /dev/null

df -h | grep "/mnt" 
if [ $? -ne 0 ];then
echo -e "\033[31m 检测当前为仅主机模式,但光盘未连接! \033[0m"
else
echo -e "\033[31m 本地yum源已配置完成 \033[0m"
fi
fi

#关闭防火墙
systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum install -y gcc gcc-c++ make
yum -y install expect
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install

cd /opt/redis-5.0.7/utils
/usr/bin/expect <<EOF
spawn ./install_server.sh
expect "instance" {send "\r"} 
expect "config" {send "\r"}
expect "log" {send "\r"}
expect "data" {send "\r"}
expect "executable" {send "/usr/local/redis/bin/redis-server\r"}
expect "abort" {send "\r"}
expect eof
EOF

ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
/etc/init.d/redis_6379 restart     

sed -i '/bind 127.0.0.1/c bind 0.0.0.0' /etc/redis/6379.conf
sed -i 's/appendonly no/appendonly yes/' /etc/redis/6379.conf

/etc/init.d/redis_6379 restart
/etc/init.d/redis_6379 status
netstat -natp | grep redis

3、修改Master节点Redis配置文件

Master:192.168.221.20

vim /etc/redis/6379.conf
#70行,修改bind 项,0.0.0.0监听所有网段
bind 0.0.0.0
#137行,开启守护进程
daemonize yes
#172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行,指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes

/etc/init.d/redis_6379 restart

在这里插入图片描述
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4、修改Slave节点Redis配置文件

Slave1:192.168.221.30
Slave2:192.168.221.40

vim /etc/redis/6379.conf
#70行,修改bind 项,0.0.0.0监听所有网卡
bind 0.0.0.0
#137行,开启守护进程
daemonize yes
#172行,指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
#264行,指定工作目录
dir /var/lib/redis/6379
#288行,指定要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.221.20 6379
#700行,开启AOF持久化功能
appendonly yes

/etc/init.d/redis_6379 restart

在这里插入图片描述
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5、验证主从效果

Master:192.168.221.20

在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log

redis-cli info replication

在这里插入图片描述
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三、Redis 哨兵模式

1、哨兵模式的原理

在这里插入图片描述

2、哨兵模式的作用

在这里插入图片描述

3、哨兵模式的结构

在这里插入图片描述

四、哨兵模式的搭建

环境配置
此时主从复制已搭建完成

主机 IP地址 安装包
Master 192.168.221.20 redis-5.0.7.tar.gz
Slave1 192.168.221.30 redis-5.0.7.tar.gz
Slave2 192.168.221.40 redis-5.0.7.tar.gz

1、修改 Redis 配置文件(所有节点操作)

Master:192.168.221.20
Slave1:192.168.221.30
Slave2:192.168.221.40

vim /opt/redis-5.0.7/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,指定sentinel为后台启动
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,修改 指定该哨兵节点监控192.168.221.20:6379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 monitor mymaster 192.168.221.20 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 30000
#146行,故障节点的最大超时时间为180000(180秒)
sentinel failover-timeout mymaster 180000

在这里插入图片描述
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2、启动哨兵模式

Master:192.168.221.20
Slave1:192.168.221.30
Slave2:192.168.221.40
注意:先启master,再启slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

在这里插入图片描述

3、查看哨兵模式信息

Master:192.168.221.20

redis-cli -p 6573 info Sentinel

在这里插入图片描述

4、故障模拟

Master:192.168.221.20

#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
root       6074  0.2  0.4 156404  8228 ?        Ssl  16:39   0:15 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root       6574  0.3  0.3 153844  7868 ?        Ssl  17:29   0:13 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root       7304  0.0  0.0 112676   980 pts/0    S+   18:42   0:00 grep --color=auto redis

#杀死 Master 节点上redis-server的进程号,模拟故障
kill -9  6074			#Master节点上redis-server的进程号

在这里插入图片描述
(5)验证结果
Master:192.168.221.20

tail -f /var/log/sentinel.log

redis-cli -p 26379 INFO Sentinel

在这里插入图片描述
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五、Redis 群集模式

1、redis群集的概念

在这里插入图片描述

2、集群的作用

在这里插入图片描述

3、Redis集群的数据分片

在这里插入图片描述

六、搭建Redis 群集模式

redis的集群一般需要6个节点,3主3从。
先在六台服务器上安装redis数据库

主机 IP:端口
Master1 192.168.221.30:6371
Master2 192.168.221.40:6372
Master3 192.168.221.50:6373
Slave1 192.168.221.90:6374
Slave2 192.168.221.100:6375
Slave3 192.168.221.110:6376

1、创建并复制相关文件

所有节点

systemctl stop firewalld
setenforce 0
#创建文件,文件名要根据端口创建,方便区别
cd /etc/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis6371 
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6371/

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2、修改配置文件,开启群集功能

所有节点
先设置一个节点

cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371
vim redis.conf
#69行,修改bind项,监听自己的IP
bind 192.168.221.20
#88行,修改,关闭保护模式
protected-mode no
#92行,修改,redis监听端口
port 6371
#136行,以独立进程启动
daemonize yes
#699行,修改,开启AOF持久化
appendonly yes
#832行,取消注释,开启群集功能
cluster-enabled yes
#840行,取消注释,修改,群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6371.conf
#846行,取消注释,群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
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其他节点直接远程复制过去
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.221.30:/etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.221.40:/etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.221.90:/etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.221.100:/etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf
scp /etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf root@192.168.221.110:/etc/redis/redis-cluster/redis6371/redis.conf

在这里插入图片描述

其他服务器上修改3个地方
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6372
vim redis.conf
#69行,修改bind项,监听自己的IP
bind 192.168.221.30
#92行,修改,redis监听端口
port 6372
#840行,取消注释,修改,群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6372.conf

其他服务器以此类推,改相应的bind和port

在这里插入图片描述

3、启动redis节点

所有节点

#每台服务器进入对应的文件中,执行命令
cd /etc/redis/redis-cluster/redis6371/
redis-server redis.conf

ps -ef |  grep redis

在这里插入图片描述

4、启动集群

Master1 192.168.221.20:6371

redis-cli --cluster create 192.168.221.20:6371 192.168.221.30:6372 192.168.221.40:6373 192.168.221.90:6374 192.168.221.100:6375 192.168.221.110:6376 --cluster-replicas 1

在这里插入图片描述

5、测试群集

redis-cli -h 192.168.221.20 -p 6371 -c   #加-c参数,节点之间就可以互相跳转	
cluster slots			#查看节点的哈希槽编号范围
set test srs
cluster keyslot test	#查看name键的槽编号

在这里插入图片描述
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<think> 我们正在讨论Redis的三种部署模式:主从模式哨兵模式集群模式。用户希望了解在不同场景下如何选择这三种模式。 根据引用[1]和引用[2]的内容,我们可以总结如下: 1. 主从模式(Replication): - 工作机制:一个主节点(master)和多个从节点(slave)。主节点负责写操作,然后异步复制数据到从节点;从节点负责读操作。 - 优点:读写分离,提高读性能;数据备份(从节点相当于备份)。 - 缺点:主节点故障时需要人工干预切换;写操作仍然集中在主节点,无法解决写压力;主从复制是异步的,存在数据延迟。 2. 哨兵模式(Sentinel): - 工作机制:在主从模式的基础上,引入哨兵进程(Sentinel)。哨兵监控主节点和从节点的状态,当主节点故障时,自动选举一个从节点升级为主节点,并调整其他从节点指向新的主节点。 - 优点:实现了高可用,自动故障转移;同时保留了主从模式的读写分离。 - 缺点:写操作仍然集中在单个主节点,无法解决写压力;存储容量受单机限制;主从切换期间可能会有数据丢失(异步复制导致)。 3. 集群模式(Cluster): - 工作机制:分布式存储,数据分片(slot)存储在多个主节点上(通常有16384个slot),每个主节点可以配置多个从节点。通过分片解决写压力,同时每个分片内部是主从结构,保证高可用。 - 优点:横向扩展,解决写压力;支持更大数据量;高可用(每个分片内部有主从和故障转移)。 - 缺点:架构复杂,部署和维护成本高;客户端需要支持集群协议;跨分片操作不支持(如多key操作如果不在同一个slot则无法原子执行)。 选择场景: - 主从模式:适用于读多写少,且对高可用要求不高的场景。例如,只需要读写分离来缓解读压力,并且可以接受人工介入故障恢复。 - 哨兵模式:适用于读多写少,但要求高可用的场景。例如,业务不能接受长时间停机,需要自动故障转移。 - 集群模式:适用于写压力大、数据量大、高可用和高并发场景。例如,数据量超过单机内存,或者写并发超过单机处理能力。 下面用表格对比: | 模式 | 适用场景 | 优点 | 缺点 | |----------|------------------------------------------------------------|------------------------------------------|-------------------------------------------| | 主从模式 | 读多写少,允许人工干预故障恢复 | 简单,读写分离提升读性能 | 无自动故障转移,写压力未解决 | | 哨兵模式 | 读多写少,要求高可用 | 自动故障转移,高可用 | 写压力未解决,存储容量单机限制 | | 集群模式 | 高并发读写,大数据量,高可用要求 | 分布式写,高可用,支持大数据量 | 架构复杂,跨分片操作受限 | 此外,我们还可以考虑以下因素: - 数据量:如果数据量超过单机内存,则必须使用集群模式。 - 写并发:如果写并发超过单主节点承受能力(比如10万QPS),则选择集群模式分片。 - 高可用要求:如果要求服务高可用(如7*24小时在线),则哨兵模式集群模式集群模式每个分片内部也是主从+哨兵机制)。 - 运维成本:主从模式最简单,集群模式最复杂。 总结选择建议: 1. 小规模应用,读多写少,且可以接受短暂停机维护:主从模式。 2. 中等规模,读多写少,要求高可用:哨兵模式。 3. 大规模应用,高并发读写,大数据量,高可用:集群模式。 注意:引用[1]中提到了哨兵集群部署,哨兵节点本身也需要多个以保证高可用。同样,在集群模式中,每个主节点都应该有从节点,并且哨兵也可以集成在集群模式中(Redis Cluster自带的故障转移不需要额外部署哨兵,因为集群内部有类似哨兵的机制)。 最后,生成相关问题。 </think>### Redis部署模式选择指南:主从、哨兵与集群场景分析 #### 一、模式核心特性对比 | **模式** | **核心机制** | **数据一致性** | **扩展能力** | **性能特征** | |-----------|---------------------------------------|----------------------|--------------------|----------------------------| | 主从模式 | 单主多从异步复制 | 最终一致性(有延迟) | 垂直扩展(读扩展) | 读$10万+$QPS,写单点瓶颈 | | 哨兵模式 | 主从+哨兵监控/自动故障转移[^2] | 最终一致性 | 同主从模式 | 牺牲约$10\%$性能换取高可用 | | 集群模式 | 多主分片(16384 slot)+ 从节点备份 | 分区一致性 | 水平扩展 | 写性能线性增长 | --- #### 二、典型场景选择策略 1. **主从模式适用场景** - **开发测试环境**:低成本搭建读写分离架构 - **纯读高并发场景**:如内容展示页(读QPS > 10万) - **临时数据备份**:通过`slaveof`命令快速创建数据副本 > *示例配置*:1主2从,主节点写,从节点分担读请求[^1] 2. **哨兵模式必选场景** - **业务连续性要求高**:如电商核心服务(容忍故障恢复时间 < 30秒) - **减少运维干预**:自动故障转移(主节点宕机时哨兵选举新主)[^2] - **中等规模应用**:数据量 < 单机内存80%,写QPS < 5万 > *架构建议*:至少3哨兵节点+2从节点,避免脑裂[^1][^2] 3. **集群模式必选场景** - **海量数据存储**:数据量 > 单机内存(如$100GB+$用户画像) - **高并发写入**:写QPS > 8万(如物联网设备上报) - **业务分片需求**:按Key前缀路由到不同分片(如`{user100}.order`) > *性能公式*:集群写入能力 ≈ 分片数 × 单分片写性能(约$10万$QPS)[^1] --- #### 三、关键决策因素 1. **数据量维度** $$ \text{选择} = \begin{cases} \text{主从/哨兵} & \text{数据量} \leq 64GB \\ \text{集群} & \text{数据量} > 64GB \end{cases} $$ 2. **可用性要求** ```mermaid graph LR A[可用性需求] --> B{允许服务中断?} B -->|是| C[主从模式] B -->|否| D{自动故障转移?} D -->|是| E[哨兵模式] D -->|需水平扩展| F[集群模式] ``` 3. **成本考量** - **主从模式**:硬件成本$1000$元/节点(最低) - **集群模式**:需$6$节点起(3主3从),成本$ \geq 6000$元[^1] --- #### 四、典型场景对照表 | **场景** | **推荐模式** | **原因** | **配置示例** | |-------------------------|--------------|-----------------------------------|----------------------| | 突发流量活动(如秒杀) | 集群模式 | 分片分散写压力,避免单点瓶颈 | 8分片(16节点) | | 企业后台管理系统 | 哨兵模式 | 保证服务可用性,中等读写负载 | 1主2从+3哨兵 | | 数据分析平台只读查询 | 主从模式 | 利用从节点横向扩展读能力 | 1主+5从 | | 全球化多地域部署 | 集群模式 | 通过`CLUSTER MEET`实现跨地域集群 | 3区域×(2主2从) | > **避坑提示**:集群模式下避免使用`KEYS *`等全局命令(复杂度$O(n)$),改用`SCAN`分片遍历[^1] ---
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