一、redis哨兵模式

哨兵的核心功能：在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移

1、哨兵模式的原理

哨兵(sentinel)：是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的 Master 并将所有 Slave 连接到新的 Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。

2、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。

3、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。

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，所有节点上都需要部署哨兵模式，哨兵模式会监控所有的 Redis 工作节点是否正常，当 Master 出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个 Master 的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从 Slaves 中选取一个作为新的 Master。

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。

4、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

（2）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—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

（3）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。

由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下:

将某一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。

5、哨兵模式的搭建

（1）环境配置

基于主从复制已搭建完成

主机	系统	IP地址	安装包
Master节点	CentOS 7	192.168.154.19	redis-5.0.7.tar. gz
Slave1节点	CentOS 7	192.168.154.20	redis-5.0.7.tar. gz
Slave2节点	CentOS 7	192.168.154.21	redis-5.0.7.tar. gz

(2) 修改 Redis 配置文件（所有节点操作）

systemctl stop firewalld
setenforce 0
 
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
protected-mode no								#17行，关闭保护模式
port 26379										#21行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes									#26行，指定sentinel为后台启动
logfile "/var/log/sentinel.log"					#36行，指定日志存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"						#65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.154.19 6379 2	#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.184.10:6379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 down-after-milliseconds mymaster 30000	#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000		#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）

 （3）启动哨兵模式

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &
注意！先启动主服务器，再启动从服务器

 （4）查看哨兵信息

[root@slave2 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=192.168.58.30:6379,slaves=2,sentinels=3
[1]+  完成                  redis-sentinel sentinel.conf

（5）模拟故障

查看并杀死master节点的redis-server
#在Master 上查看redis-server进程号:
ps -ef | grep redis
 
#杀死 Master 节点上redis-server的进程号
kill -9 8973    #Master节点上redis-server的进程号

 （6）验证结果

tail -f /var/log/sentinel.log

 再次查看哨兵信息

 小结：哨兵模式基于主从复制，但主从复制在单点故障后无法自动恢复，导致服务无法实现高可用性；哨兵模式基于主从复制基础之上，添加哨兵节点检测，当master宕机后，哨兵节点会通过投票选举方式，选举出新的master服务，保证服务的高可用性。

二、Redis集群模式

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。
集群由多个节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。

集群中的节点分为主节点和从节点:

• 只有主节点负责读写请求和集群信息的维护
• 从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

1、集群的作用

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。

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

3、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。

4、Redis集群模式

(1) Redis集群部署

Redis集群一般需要6个节点，3主3从。
本文使用一个服务器，模拟三主三从

#在当前服务器配置6个redis服务
cd /etc/redis/
mkdir -p /etc/redis/redis-cluster/redis600{1..6}
cd redis-cluster/redis6001
#复制配置文件及程序到目录中
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf ./
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli ./
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-server ./

(2) 开启群集功能

[root@localhost redis6001]# vim redis.conf 
  69 #bind 127.0.0.1      #将其注释，即监听所有端口
  88 protected-mode no    #关闭保护模式
  92 port 6001            #为了区分，将端口更改，6个不能相同
  136 daemonize yes		  #开启守护进程
  699 appendonly yes	  #开启AOF持久化
  832 cluster-enabled yes #开启集群功能
  840 cluster-config-file nodes-6001.conf  #群集名称文件设置
  846 cluster-node-timeout 15000  #群集超时时间设置

 

 （3）将配置为文件复制到其余目录中

for i in {2..6};do
> cp ./* /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> done

 （4）修改所有集群服务的配置文件端口，使其不一致

[root@localhost redis6001]# for n in {2..6};do
> sed -i '92s/6001/600'$n'/' /etc/redis/redis-cluster/redis600$n/redis.conf
> sed -i '840s/6001/600'$n'/' /etc/redis/redis-cluster/redis600$n/redis.conf
> done

（5) 启动redis节点

#分别进入6个节点，进行服务启动redis-server redis.conf
for m in {1..6};do
> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$m/
> redis-server redis.conf
> done

(6）启动集群

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
# -replicas 1   表示每个主节点有1个从节点
#若使用6台服务器，此处节点ip请换为自己真实ip即端口号

（7）集群测试

 

三、总结

Redis高可用有四种实现方法：持久化、主从复制、哨兵模式、集群模式，持久化适用于单台服务器，主要作用是数据备份，即将数据存储在硬盘,保证数据不会因进程退出而丢失。其是最简单的一种高可用方式，Redis集群提供了分布式存储方案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，其集群最低需要6个节点，三主三从，实现Redis高可用。