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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研上实现高可用的。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:哨兵无法对从节点进行自动故障转移，在读写分离场景下，从节点故障会导致读服务不可用，需要对从节点做额外的监控、切换操作。
集群: 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。
一、Redis主从复制
1.1 定义
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，前者成为主节点（Master）,后者称为从节点（Slave）:数据的复制是单向的，只能有主节点到从节点。
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。
1.2 主从复制的作用
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
1.3 Redis主从复制的流程
- 第一步：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。
- 第二步：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。
- 第三步：后台进程完成缓存操作之后，Maste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。
- 第四步：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。
1.4 搭建Redis主从复制
实验环境
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
| Master | CentOS7 | 192.168.130.50 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.130.250 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.130.110 | redis-5.0.7.tar.gz |
安装redis
systemctl stop firewalld
setenforce 0yum install -y gcc gcc-c++ make
cd /opt
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz
cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
#回车四次后，手动输入，需要一次性输入正确
Please select the redis executable path [] /usr/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/
https://blog.youkuaiyun.com/weixin_62466637/article/details/123088369?spm=1001.2014.3001.5502
修改redis配置文件（Master节点操作）
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
修改redis配置文件（Slave节点操作）
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 192.168.163.10 6379
#700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
/etc/init.d/redis_6379 restart
从1
从2
1.5 验证主从效果
- 在Master节点上看日志
tail -f /var/log/redis_6379.log
Replica 192.168.80.11:6379 asks for synchronization
Replica 192.168.80.12:6379 asks for synchronization
- 在Master节点上验证从节点
redis-cli info replication
# Replication .
role :master
connected_ slaves:2
3lave0:ip=192.168.80.11, port=6379, state=online, offset=1246, lag=0
3lave1:ip=192.168. 80.12, port=6379, state=online, offset=1246, lag=1可验证
主
从1
从2
二、哨兵模式
哨兵模式小故事
漫画：什么是拜占庭将军问题？_程序员小灰的博客-优快云博客_拜占庭将军问题
主从切换技术的方法是：当服务器宕机后，需要手动的一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且会造成一段时间内服务不可用。为了解主从复制的缺点，就有了哨兵机制。
哨兵的核心功能：在主从复制的基础上，哨兵引入了主从节点的自动故障转移。
2.1 哨兵模式的作用
- 监控：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
- 自动故障转移：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点。
- 通知（提醒）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。
2.2 哨兵模式的结构
哨兵结构由两部分组成，哨兵节点和数据节点：
- 哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据。
- 数据节点：主节点和从节点都是数据节点。
2.3、故障转移机制
1.由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障
每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命 令做一次心跳检测。 如果主节点在一定时 间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了(单方面的)。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。
2.当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法(选举算法)实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。
3.由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下:
- 将某--个从节点升级为新的主节点，让其它从节点指向新的主节点:
- 若原主节点恢复也变成从节点，并指向新的主节点:
- 通知客户端主节点已经更换
需要特别注意的是，客观下线是主节点才有的概念:如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。
哨兵的启动依赖于主从模式，所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式。
2.4 搭建redis哨兵模式
环境配置
| 主机 | 操作系统 | IP地址 | 安装包 |
| Master | CentOS7 | 192.168.130.50 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave1 | CentOS7 | 192.168.130.250 | redis-5.0.7.tar.gz |
| Slave2 | CentOS7 | 192.168.130.110 | redis-5.0.7.tar.gz |
修改 Redis 配置文件（所有节点操作）
tmp一般存放临时文件
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192.168.163.10:6379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 192.168.163.10 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
从1
启动哨兵模式
先启动master，在启动slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
查看哨兵信息
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=192.168.80.10:6379, slaves=2, sentinels=3
故障模拟
#查看redis-server进程号
ps aux | grep redis
root 46451 0.1 0.4 156404 7776 ? Ssl 09:17 0:04 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root 46884 0.2 0.4 153844 7744 ? Ssl 09:54 0:01 redis-sentinel *:26379 [sentinel]
root 46999 0.0 0.0 112676 984 pts/2 R+ 10:04 0:00 grep --color=auto redis
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号，模拟故障
kill -9 46451 #Master节点上redis-server的进程号
查看进程号 为 6615
验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log
#-------日志信息------------
46884:X 03 Mar 2021 10:05:26.128 # +failover-end master mymaster 192.168.163.10 6379
46884:X 03 Mar 2021 10:05:26.128 # +switch-master mymaster 192.168.163.10 6379 192.168.163.20 6379
46884:X 03 Mar 2021 10:05:26.129 * +slave slave 192.168.163.30:6379 192.168.163.30 6379 @ mymaster 192.168.163.20 6379
46884:X 03 Mar 2021 10:05:26.129 * +slave slave 192.168.163.10:6379 192.168.163.10 6379 @ mymaster 192.168.163.20 6379
46884:X 03 Mar 2021 10:05:56.177 # +sdown slave 192.168.163.10:6379 192.168.163.10 6379 @ mymaster 192.168.163.20 6379
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
如果过时master起不来 会切换到192.168.130.110 （从2）上面
此时的原master节点变成了现在的从节点 向当前的主节点发出请求 （验证了原来的主节点重新连接后会变成从节点）
三、Redis 群集模式
3.1 群集的作用
数据分区
- 数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能。
- 集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加；另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力。
- Redis单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及；例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。
高可用
- 集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似）；当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。
3.2 Redis集群的数据分片
- Redis集群引入了哈希槽的概念
- Redis集群有16384个哈希槽（编号0-16383）
- 集群的每个节点负责一部分哈希槽
- 每个Key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作
以3个节点组成的集群为例
节点A包含0到5460号哈希槽
节点B包含5461到10922号哈希槽
节点C包含10923到16383号哈希槽Redis集群的主从复制模型
集群中具有A、B、C三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。
为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用
3.3 搭建redis群集模式
redis的集群一般需要6个节点，3主3从。这里所有节点在同一台服务器上模拟。
以端口号进行区分：3个主节点端口号：6001/6002/6003，对应的从节点端口号：6004/6005/6006。
创建并复制文件
#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/redis600{1..6}
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis6001
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis6001/
done
开启群集功能
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一-样。
cd /etc/ redis/ redis-cluster/ redis6001
vim redis. conf
#bind 127.0.0.1 #69行，注释掉bind项，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-t imeout 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
开启redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令: redis-server redis.conf ，来启动redis节点
cd /etc/redis/ redis-cluster/ redis6001
redis-server redis . conf
for d in {1..6}
do
cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
redis-server redis . conf
done
ps -ef | grep redis
开启集群
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。下而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1个从节点。
测试群集
redis-cli -P 6001 -C #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 5461
2) (integer) 10922 #哈希槽编号范围
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6003 #主节点IP和端口号
3)” fdca66192221 6dd69a63a7c9d3c4540cd6baef44"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6004 #从节点IP和端口号
3) " a2c0c32af f0f38980accd2b63d6d952812e44740"
2) 1) (integer) 0
2) (integer) 5460 .
3) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6001
3) "0e5873747a2e26bdc935bc7 6c2ba fb19d0a54b11"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6006
3) "8842ef5584a85005e135fd0ee59e5a0d67b0cf8e"
3) 1) (integer) 10923
2) (integer) 16383
3) 1)"127.0.0.1"
2) (integer) 6002
3）"816ddaa3d14 69540b2f fbcaaf9aa86764 6846b30"
4) 1) "127.0.0.1"
2) (integer) 6005
3) "f847077bfe67224 66e96178ae8cbb09dc8b4d5eb"
127.0.0.1:6001> set name zhangsan
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1: 6003
OK
127.0.0.1:6001> cluster keyslot name #查看name键的槽编号
redis-cli -P 6004 -c .
127.0.0.1:6004> keys * #对应的slave节点也有这条数据，但是别的节点没有
1) ”name"
主节点有读写的权限 但是从节点只有复制的权限
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