redis主从复制和哨兵机制

redis主从复制和哨兵机制

技术标签： redis

1.redis主从复制(master/slave模式)

　　主数据库可以进行读写操作，当写操作导致数据发生变化时会自动将数据同步给从数据库。而一般情况下，从数据库是只读的，并接收主数据库同步过来的数据。 一个主数据库可以有多个从数据库。

--配置

准备两台服务器，分别安装redis ， server1 server2

1. 在server2的redis.conf文件中增加 slaveof server1-ip 6379 、 同时将bindip注释掉，允许所有ip访问。

2. 启动server1,server2

3. 访问server2的redis客户端，输入 INFO replication(查看节点状态信息)

4. 通过在master机器上输入命令，比如set foo bar 、 在slave服务器就能看到该值已经同步过来了。

原理

--全量复制

　　Redis全量复制一般发生在Slave初始化阶段，这时Slave需要将Master上的所有数据都复制一份。

　　完成上面几个步骤后就完成了slave服务器数据初始化的所有操作，savle服务器此时才可以接收来自用户的读请求。

　　master/slave 复制策略是采用乐观复制，也就是说可以容忍在一定时间内master/slave数据的内容是不同的，但是两者的数据会最终同步。具体来说，redis的主从同步过程本身是异步的，意味着master执行完客户端请求的命令后会立即返回结果给客户端，然后以异步的方式把命令同步给slave。这一特征保证启用master/slave 后 master的性能不会受到影响。

　　另一方面，如果在这个数据不一致的窗口期间，master/slave因为网络问题断开连接，而这个时候，master是无法得知某个命令最终同步给了多少个slave数据库。不过redis提供了一个配置项来限制只有数据至少同步给多少个slave的时候，master才是可写的：

min-slaves-to-write 3 表示只有当3个或以上的slave连接到master，master才是可写的

min-slaves-max-lag 10 表示允许slave最长失去连接的时间，如果10秒还没收到slave的响应，则master认为该slave以断开。

--增量复制

从redis 2.8开始，就支持主从复制的断点续传，如果主从复制过程中，网络连接断掉了，那么可以接着上次复制的地方，继续复制下去，而不是从头开始复制一份。master node会在内存中创建一个backlog，master和slave都会保存一个replica offffset还有一个master id，offffset就是保存在backlog中的。如果master和slave网络连接断掉了，slave会让master从上次的replica offffset开始继续复制但是如果没有找到对应的offffset，那么就会执行一次全量同步。

--无硬盘复制

Redis复制的工作原理基于RDB方式的持久化实现的，也就是master在后台保存RDB快照，slave接收到rdb文件并载入，但是这种方式会存在一些问题：

　　1. 当master禁用RDB时，如果执行了复制初始化操作，Redis依然会生成RDB快照，当master下次启动时执行该RDB文件的恢复，但是因为复制发生的时间点不确定，所以恢复的数据可能是任何时间点的，就会造成数据出现问题。

　　2. 当硬盘性能比较慢的情况下（网络硬盘），那初始化复制过程会对性能产生影响。因此2.8.18以后的版本，Redis引入了无硬盘复制选项，可以不需要通过RDB文件去同步，直接发送数据，通过以下配置来开启该功能：

　　repl-diskless-sync yes（master**在内存中直接创建rdb，然后发送给slave，不会在自己本地落地磁盘了）

2.哨兵机制

　　在前面讲的master/slave模式，在一个典型的一主多从的系统中，slave在整个体系中起到了数据冗余备份和读写分离的作用。当master遇到异常终端后，需要从slave中选举一个新的master继续对外提供服务，这种机制类似于在zk中通过leader选举、kafka中可以基于zk的节点实现master选举。所以在redis中也需要一种机制去实现master的决策，redis并没有提供自动master选举功能，而是需要借助一个哨兵来进行监控。

--什么是哨兵

哨兵是一个独立的进程,它的作用就是监控Redis系统的运行状况，使用哨兵后的架构图：

它的功能包括两个：

1. 监控master和slave是否正常运行。

2. master出现故障时自动将slave数据库升级为master。

--哨兵单点问题

　　为了解决master选举问题，又引出了一个单点问题，也就是哨兵的可用性如何解决，在一个一主多从的Redis系统中，可以使用多个哨兵进行监控任务以保证系统足够稳定。此时哨兵不仅会监控master和slave，同时还会互相监控；这种方式称为哨兵集群，哨兵集群需要解决故障发现、和master决策的协商机制问题。

--sentinel之间的相互感知

　　sentinel节点之间会因为共同监视同一个master从而产生了关联，一个新加入的sentinel节点需要和其他监视相同master节点的sentinel相互感知：

　　1. 需要相互感知的sentinel都向他们共同监视的master节点订阅channel:sentinel:hello。

　　2. 新加入的sentinel节点向这个channel发布一条消息，包含自己本身的信息，这样订阅了这个channel的sentinel就可以发现这个新的sentinel。

　　3. 新加入得sentinel和其他sentinel节点建立长连接。

--master的故障发现

　　哨兵监控一个系统时，只需要配置监控master即可，哨兵会自动发现所有slave；这时候，我们把master关闭，等待指定时间后（默认是30秒），会自动进行切换。　　        sentinel节点会定期向master节点发送心跳包来判断存活状态，一旦master节点没有正确响应，sentinel会把master设置为“主观不可用状态”，然后它会把“主观不可用”发送给其他所有的sentinel节点去确认，当确认的sentinel节点数大于>quorum时，则会认为master是“客观不可用”，接着就开始进入选举新的master流程；但是这里又会遇到一个问题，就是sentinel中，本身是一个集群，如果多个节点同时发现master节点达到客观不可用状态，那谁来决策选择哪个节点作为master呢？这个时候就需要从sentinel集群中选择一个leader来做决策。而这里用到了一致性算法Raft算法、它和Paxos算法类似，都是分布式一致性算法。但是它比Paxos算法要更容易理解；Raft和Paxos算法一样，也是基于投票算法，只要保证过半数节点通过提议即可。

配置实现：

　　在其中任意一台服务器上创建一个sentinel.conf文件，文件内容如下：

　　port 6040

　　sentinel monitor mymaster 192.168.11.131 6379 1（sentinel monitor name ip port quorum 其中name表示要监控的master的名字，这个名字是自己定义。ip和port表示master的ip和端口号。 最后一个1表示最低通过票数，也就是说至少需要几个哨兵节点统一才可以。）

　　sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000（表示如果5s内mymaster没响应，就认为SDOWN）

　　sentinel failover-timeout mymaster 15000（表示如果15秒后,mysater仍没活过来，则启动failover，从剩下的slave中选一个升级为master）

　　--两种方式启动哨兵

　　redis-sentinel sentinel.conf

　　redis-server /path/to/sentinel.conf --sentinel

--实操

+sdown：表示哨兵主管认为master已经停止服务了。

+odown：表示哨兵客观认为master停止服务了。关于主观和客观，后面会给大家讲解。接着哨兵开始进行故障恢复，挑选一个slave升级为master。

+try-failover：表示哨兵开始进行故障恢复。

+failover-end：表示哨兵完成故障恢复。

+slave：表示列出新的master和slave服务器，我们仍然可以看到已经停掉的master，哨兵并没有清楚已停止的服务的实例，这是因为已经停止的服务器有可能会在某个时间进行恢复，恢复以后会以slave角色加入到整个集群中。