Redis(性能管理、主从复制、哨兵模式)概述及部署

目录

一、性能管理

1、查看Redis内存使用

2、内存碎片率

3、跟踪内存碎片率

4、内存使用率

5、内回收key

二、Redis集群有三种模式

三、Redis主从复制

1、主从复制的概念

2、主从复制的作用

3、主从复制的流程

4、搭建Redis主从复制

1.环境准备

2.安装Redis（所有主机）

3.修改Redis配置文件(Master节点)

4.修改Redis配置文件(slave节点操作)

5.验证主从效果

四、Redis哨兵模式

1、哨兵模式的原理

2、哨兵模式的作用

3、哨兵结构由两部分组成，哨兵节点和数据节点

4、故障转移机制

5、主节点选举

6、搭建Redis哨兵模式

1.环境准备

2.修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

3.启动哨兵模式

4.查看哨兵信息

5.故障模拟

6.小结

总结：

1、主从复制

2、哨兵模式

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一、性能管理

1、查看Redis内存使用

192.168.10.100:6379> info memory    ###查看redis内存使用情况
# Memory
used_memory:853320
used_memory_human:833.32K
......

2、内存碎片率

操作系统分配的内存值 used_memory_rss 除以 Redis 使用的内存总量值 used_memory 计算得出。
内存值 used_memory_rss 表示该进程所占物理内存的大小，即为操作系统分配给 Redis 实例的内存大小。

除了用户定义的数据和内部开销以外，used_memory_rss 指标还包含了内存碎片的开销， 内存碎片是由操作系统低效的分配/回收物理内存导致的（不连续的物理内存分配）。

举例来说：Redis 需要分配连续内存块来存储 1G 的数据集。如果物理内存上没有超过 1G 的连续内存块， 那操作系统就不得不使用多个不连续的小内存块来分配并存储这 1G 数据，该操作就会导致内存碎片的产生。

3、跟踪内存碎片率

跟踪内存碎片率对理解Redis实例的资源性能是非常重要的：

• 内存碎片率稍大于1是合理的，这个值表示内存碎片率比较低，也说明 Redis 没有发生内存交换。
• 内存碎片率超过1.5，说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%，其中50%是内存碎片率。需要在redis-cli工具上输入shutdown save 命令，让 Redis 数据库执行保存操作并关闭 Redis 服务，再重启服务器。
• 内存碎片率低于1的，说明Redis内存分配超出了物理内存，操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少 Redis 内存占用。

4、内存使用率

redis实例的内存使用率超过可用最大内存，操作系统将开始进行内存与swap空间交换。

避免内存交换发生的方法：

• 针对缓存数据大小选择安装 Redis 实例
• 尽可能的使用Hash数据结构存储
• 设置key的过期时间

5、内回收key

内存清理策略，保证合理分配redis有限的内存资源。

达到设置的最大阀值时，需选择一种key的回收策略，默认情况下回收策略是禁止删除。

配置文件中修改maxmemory-policy属性值：

vim /etc/redis/6379.conf
--598--
maxmemory-policy noenviction
●volatile-lru：使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据(移除最近最少使用的key，针对设置了TTL的key)
●volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰（移除最近过期的key）
●volatile-random：从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰（在设置了TTL的key里随机移除）
●allkeys-lru：使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据（移除最少使用的key，针对所有的key）
●allkeys-random：从数据集合中任意选择数据淘汰（随机移除key）
●noenviction：禁止淘汰数据（不删除直到写满时报错）

属性	含义
volatile-lru	使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据
volatile-ttl	从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰
volatile-random	从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰
alkeys-lru	使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据
allkeys-random	从数据集合中任意选择数据淘汰
noenviction	禁止淘汰数据

二、Redis集群有三种模式

redis群集有三种模式，分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster，下面会讲解一下三种模式的工作方式，以及如何搭建cluster群集

• 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础上实现高可用的。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。

三、Redis主从复制

1、主从复制的概念

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。前者称为主节点(Master)，后者称为从节点(Slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

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。

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。

3、主从复制的流程

1. 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。
2. 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。
3. 后台进程完成缓存操作之后，Master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。
4. 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。

4、搭建Redis主从复制

1.环境准备

主机	ip地址
Master节点	192.168.10.100
Slave1节点	192.168.10.101
Slave2节点	192.168.10.102

2.安装Redis（所有主机）

首先给每台主机添加域名

vim /etc/hosts  ##配置域名、地址192.168.10.100 redis-master
192.168.10.101 redis-slave1
192.168.10.102 redis-slave2

systemctl stop firewalld
setenforce 0
yum 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
#请按四次回车，

3.修改Redis配置文件(Master节点)

vim /etc/redis/6379.conf                ##配置文件路径bind 0.0.0.0                            ##70行， 修改监听地址为0.0.0.0
daemonize yes                           ##137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log         ##172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379                 ##264行，指定工作目录
appendonly yes                          ##700行，开启AOF持久化功能
/etc/init.d/redis_6379 restart          ##重启服务

4.修改Redis配置文件(slave节点操作)

vim /etc/redis/6379.conf                     ##配置文件路径（slave1和slave2同时操作）bind 0.0.0.0                                 ##70行， 修改监听地址为0.0.0.0
daemonize yes                                ##137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log              ##172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379                      ##264行，指定工作目录
replicaof 192.168.10.100  6379               ##288行，指定要同步的master节点ip和端口号
appendonly yes                               ##700行，开启AOF持久化功能

5.验证主从效果

在Master节点上看 日志

在Master节点上验证从节点

创建数据验证

四、Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是：当服务器宕机后，需要手动一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点，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，并让其它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。

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。

一、哨兵对主从复制集群进行监控
   监控对象：‘所有redis数据节点’

二、哨兵与哨兵之间进行相互监控
   监控对象：‘哨兵彼此’

三、监控目的
   3.1哨兵与哨兵之间的监控目的：检测彼此的存活状态
   3.2哨兵监控所有的redis数据库的目的：为了实现故障自动故障切换
         故障切换原理
         ① 当master挂掉，哨兵及时发现，发现之后 进行投票机制，选举出一个新的master服务器(一定是基数)
         ② 当完成了slave--->master的从 向主进行切换
         ③ 完成其他的从服务器对新的master进行修改配置

5、主节点选举

1. 过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵 ping 响应的从节点。
2. 选择配置文件中从节点优先级配置最高的。（replica-priority，默认值为100）
3. 选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点。

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

6、搭建Redis哨兵模式

1.环境准备

主机	ip地址
Master节点	192.168.10.100
Slave1节点	192.168.10.101
Slave2节点	192.168.10.102

systemctl stop firewalld          ##关闭防火墙
systemctl disable firewalld       ##开机不自启
setenforce 0                      ##关闭核心防护

2.修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

######三台修改一样的配置文件及内容##########cd /opt/redis-5.0.7/cp sentinel.conf sentinel.conf.bak     ##先将配置文件备份一份，以免后面出错vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.confprotected-mode no                                  ##17行， 去掉前面的注释，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
pidfile /var/run/redis-sentinel.pid                ##31行， 指定pid文件
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 192.168.10.100 6379 2    ##84行， 修改 指定该哨兵节点监控192.168.10.100  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，默认为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毫秒（180秒）

3.启动哨兵模式

注意：先启master，再启slave
cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &  ##使用后台方式启动
ps -ef|grep redis

4.查看哨兵信息

redis-cli -p 26379 info Sentinel

5.故障模拟

查看并杀死master节点的redis-server

ps -ef |grep redis
kill -9 1864

再次查看哨兵信息

redis-cli -p 26379 info sentinel   ##查看哨兵信息

也可以在日志查看

tail -f /var/log/sentinel.log

6.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

总结：

1、主从复制

redis主从复制 是为了数据冗余和读写分离

在这两种模式中，有两种角色主节点（master）和从节点（slave），主节点负责处理写的操作

并将数据更改复制到一个或多个从节点。

这样我们的主节点负载减轻，从节点可以提供数据读取服务，实现读写分离，如果主节点停止服务，从节点之一可以立即接管主节点的角色，再继续提供服务

• 从节点启动成功连接主节点后，发送一个sync命令
• 主节点接受到sync的命令后开始在后台保存快照，同时,它也开始记录接收到rsnc后所有执行写的命令，快照完成后会将这个快照文件发送给从节点。
• 从节点收到快照文件之后开始载入，并持续接受主节点发送过来的新的写命令执行
• 总的来说 通过主从复制，redis 能够实现数据的备份（master 产生的数据能slave备份），负责均衡（读操作可以分摊到slave上去）和高可用（master宕机后，可以由slave进行故障切换）

2、哨兵模式

哨兵是一个高可用的行解决方案 官方认可 默认模式

1. 监控：redis 哨兵 会持续监控master和slave实例是否正常运行
2. 通知：如某个redis实例有问题，哨兵可以通过API向管理员或者其他应用发信通知
3. 自动故障转移：如果master节点不工作，哨兵会开始故障转移的过程，选择一个slave节点晋升为新的master，其他剩余slave的节点会被重新配置为新的master节点的slave
4. 配置提供服务:客户端可以使用哨兵来查询被认证的master节点该master节点的目录所有的slave节点

redis 哨兵是一个用于管理多个reids服务的系统，它提供监控、通知、自动故障转移、配置提供服务的功能，以实现redis高可用性