[转帖]一文搞懂不同方式Redis集群搭建

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小编点评

## Redis 集群搭建三种方式概述 **1. 单机 Redis 模式** * 只适用于小型应用。 * 存储所有数据在本地服务器。 * 存储数据时，每个 key 都会存储在一个独立的插槽中。 * 每个 key 对应一个唯一的插槽位置。 **2. 哨兵模式** * 与单机模式相比，哨兵模式增加了监控功能。 * 当主服务器出现故障时，会自动将从服务器转换为为主服务器。 * 哨兵模式结构简单，但容错性较差。 **3. Redis-Cluster 模式** * 采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态。 * 每个节点都和其他所有节点连接，实现高可用性和容错性。 * 每个 key 对应一个唯一的集群槽。 * 每个节点上都会维护多个插槽，以提高读取性能。 **总结：** * 主从复制适用于小规模应用，但容错性较差。 * 哨兵模式增强了可用性，但结构复杂。 * Redis-Cluster 模式提供更高的可用性和容错性，但应用范围受限制。

正文

https://bbs.huaweicloud.com/blogs/380521

【摘要】 1 实验环境准备 1.1 构建Redis的Docker镜像[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker pull redis[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker imagesREPOSITORY TAG IMAGE ID CREATED...

1 实验环境准备

1.1 构建Redis的Docker镜像

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker pull redis
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker images
REPOSITORY                TAG          IMAGE ID       CREATED        SIZE
redis                     latest       f1b6973564e9   4 weeks ago    113MB

1.2 准备redis.conf配置文件

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# ls -al
drwxr-xr-x 4 root             root   110 2月  26 18:40 .
drwxr-xr-x 3 root             root    19 2月  26 12:16 ..
-rw-r--r-- 1 root             root 93724 2月  26 12:27 redis_1.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93724 2月  26 18:39 redis_2.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93724 2月  26 18:40 redis_3.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93724 2月  26 12:17 redis.conf

修改配置中的端口：

redis_1.conf

# Accept connections on the specified port, default is 6379 (IANA #815344).
# If port 0 is specified Redis will not listen on a TCP socket.
port 6371

redis_2.conf

# Accept connections on the specified port, default is 6379 (IANA #815344).
# If port 0 is specified Redis will not listen on a TCP socket.
port 6372

redis_3.conf

# Accept connections on the specified port, default is 6379 (IANA #815344).
# If port 0 is specified Redis will not listen on a TCP socket.
port 6373

1.3 使用Docker启动redis镜像

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker images
REPOSITORY                TAG          IMAGE ID       CREATED        SIZE
redis                     latest       f1b6973564e9   4 weeks ago    113MB
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker run -p 6371:6371 -v /home/docker/redis/redis_1.conf:/etc/redis/redis.conf -d f1b6973564e9 redis-server /etc/redis/redis.conf
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker run -p 6372:6372 -v /home/docker/redis/redis_2.conf:/etc/redis/redis.conf -d f1b6973564e9 redis-server /etc/redis/redis.conf
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker run -p 6373:6373 -v /home/docker/redis/redis_3.conf:/etc/redis/redis.conf -d f1b6973564e9 redis-server /etc/redis/redis.conf

命令解释：

docker run   # 运行Docker镜像

-p 6373:6373 # 端口映射，宿主机端口：容器端口

-v /home/docker/redis/redis_3.conf:/etc/redis/redis.conf  # 容器卷挂载，宿主机文件：容器文件

-d f1b6973564e9 # 将要运行的Docker镜像id，-d为后台运行

redis-server /etc/redis/redis.conf  # Docker容器的启动命令，用相应配置文件启动

运行结果：

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                                 NAMES
59839b8a5622   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   4 seconds ago    Up 2 seconds    0.0.0.0:6373->6373/tcp, :::6373->6373/tcp, 6379/tcp   thirsty_elgamal
2d57a6653087   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   17 seconds ago   Up 16 seconds   0.0.0.0:6372->6372/tcp, :::6372->6372/tcp, 6379/tcp   agitated_mcnulty
df262a37be21   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   6 hours ago      Up 6 hours      0.0.0.0:6371->6371/tcp, :::6371->6371/tcp, 6379/tcp   stupefied_moser

1.4 查看Docker部署的Redis网络

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker inspect 59839b8a5622
"Networks": {
    "bridge": {
        ......
        "Gateway": "172.17.0.1",
        "IPAddress": "172.17.0.4",
        ......
    }
}
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker inspect 2d57a6653087
 "Networks": {
     "bridge": {
         ......
         "Gateway": "172.17.0.1",
         "IPAddress": "172.17.0.3",
         ......
     }
}
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker inspect df262a37be21
 "Networks": {
     "bridge": {
         ......
         "Gateway": "172.17.0.1",
         "IPAddress": "172.17.0.2",
         ......
     }
}

网络拓扑草图：
在这里插入图片描述

2 集群方式一：主从模式

2.1 修改配置文件

（1）主节点配置文件：redis_1.conf

#75 # bind 127.0.0.1 -::1
    bind 0.0.0.0
# ......
#90 # By default protected mode is enabled. You should disable it only if
#91 # you are sure you want clients from other hosts to connect to Redis
#92 # even if no authentication is configured, nor a specific set of interfaces
#93 # are explicitly listed using the "bind" directive.
#94 protected-mode yes
    protected-mode no
# ......
#901 # requirepass foobared
    requirepass 123456  # 可选

（2）从节点1配置文件：redis_2.conf

#75 # bind 127.0.0.1 -::1
    bind 0.0.0.0
#...
#90 # By default protected mode is enabled. You should disable it only if
#91 # you are sure you want clients from other hosts to connect to Redis
#92 # even if no authentication is configured, nor a specific set of interfaces
#93 # are explicitly listed using the "bind" directive.
#94 protected-mode yes
    protected-mode no
#476 #
#477 # replicaof <masterip> <masterport>
    replicaof 172.17.0.2 6371
#479 # If the master is password protected (using the "requirepass" configuration
#480 # directive below) it is possible to tell the replica to authenticate before
#481 # starting the replication synchronization process, otherwise the master will
#482 # refuse the replica request.
#483 #
#484 # masterauth <master-password>
    masterauth 123456  # 可选，根据主节点配置
#485 #
#898 # The requirepass is not compatable with aclfile option and the ACL LOAD
#899 # command, these will cause requirepass to be ignored.
#900 #
#901 # requirepass foobared
    requirepass 123456  # 可选

（3）从节点2配置文件：redis_3.conf

#75 # bind 127.0.0.1 -::1
    bind 0.0.0.0
#...
#90 # By default protected mode is enabled. You should disable it only if
#91 # you are sure you want clients from other hosts to connect to Redis
#92 # even if no authentication is configured, nor a specific set of interfaces
#93 # are explicitly listed using the "bind" directive.
#94 protected-mode yes
    protected-mode no
#476 #
#477 # replicaof <masterip> <masterport>
    replicaof 172.17.0.2 6371
#479 # If the master is password protected (using the "requirepass" configuration
#480 # directive below) it is possible to tell the replica to authenticate before
#481 # starting the replication synchronization process, otherwise the master will
#482 # refuse the replica request.
#483 #
#484 # masterauth <master-password>
    masterauth 123456  # 可选，根据主节点配置
#485 #
#898 # The requirepass is not compatable with aclfile option and the ACL LOAD
#899 # command, these will cause requirepass to be ignored.
#900 #
#901 # requirepass foobared
    requirepass 123456  # 可选

2.2 重启Redis

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker ps
CONTAINER ID   IMAGE          COMMAND                  CREATED          STATUS          PORTS                                                 NAMES
59839b8a5622   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   34 minutes ago   Up 34 minutes   0.0.0.0:6373->6373/tcp, :::6373->6373/tcp, 6379/tcp   thirsty_elgamal
2d57a6653087   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   34 minutes ago   Up 34 minutes   0.0.0.0:6372->6372/tcp, :::6372->6372/tcp, 6379/tcp   agitated_mcnulty
df262a37be21   f1b6973564e9   "docker-entrypoint.s…"   7 hours ago      Up 7 hours      0.0.0.0:6371->6371/tcp, :::6371->6371/tcp, 6379/tcp   stupefied_moser
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker restart NAMES
Error response from daemon: No such container: NAMES
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker restart 59839b8a5622
59839b8a5622
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker restart 2d57a6653087 
2d57a6653087
[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# docker restart df262a37be21
df262a37be21

2.3 可用性测试

主节点测试：

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ ~]# docker exec -it df262a37be21 /bin/bash 
root@df262a37be21:/data# cd /usr/local/bin/
root@df262a37be21:/usr/local/bin# ./redis-cli -p 6371
127.0.0.1:6371> set name zs
OK
127.0.0.1:6371> set age 23
OK
127.0.0.1:6371>

从节点测试：

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ ~]# docker exec -it 59839b8a5622 /bin/bash
root@59839b8a5622:/data# cd /usr/local/bin/ 
root@59839b8a5622:/usr/local/bin# ./redis-cli -p 6373
127.0.0.1:6373> get name
"zs"
127.0.0.1:6373> get age
(nil)
127.0.0.1:6373> get age
"23"
127.0.0.1:6373> set address beijing
(error) READONLY You can't write against a read only replica.

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ ~]#  docker exec -it 2d57a6653087 /bin/bash
root@2d57a6653087:/data# cd /usr/local/bin/
root@2d57a6653087:/usr/local/bin# ./redis-cli -p 6372
127.0.0.1:6372> get name
"zs"
127.0.0.1:6372> get age
(nil)
127.0.0.1:6372> get age
"23"

2.4 结论

优点：

同一个Master可以同步多个Slaves。
为了分载Master的读操作压力，Slave服务器可以为客户端提供只读操作的服务，写服务仍然必须由Master来完成。即便如此，系统的伸缩性还是得到了很大的提高。
支持主从复制，主机会自动将数据同步到从机，可以进行读写分离。

缺点：

Redis不具备自动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请求失败，需要等待机器重启或者手动切换前端的IP才能恢复。
主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换IP后还会引入数据不一致的问题，降低了系统的可用性。
Redis的主从复制采用全量复制，复制过程中主机会fork出一个子进程对内存做一份快照，并将子进程的内存快照保存为文件发送给从机，
Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为避免这一问题，运维人员在系统上线时必须确保有足够的空间，这对资源造成了很大的浪费。

3 集群方式二：哨兵模式

Redis-Sentinel是Redis官方推荐的高可用性(HA)解决方案，当用Redis做Master-slave的高可用方案时，假如master宕机了，Redis本身(包括它的很多客户端)都没有实现自动进行主备切换，而Redis-sentinel本身也是一个独立运行的进程，它能监控多个master-slave集群，发现master宕机后能进行自动切换。Sentinel由一个或多个Sentinel 实例组成的Sentinel 系统可以监视任意多个主服务器，以及这些主服务器属下的所有从服务器，并在被监视的主服务器进入下线状态时，自动将下线主服务器属下的某个从服务器升级为新的主服务器。

哨兵模式是一种特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待Redis服务器响应，从而监控运行的多个Redis实例。
在这里插入图片描述

3.1 修改配置文件

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ redis]# ls -l
-rw-r--r-- 1 root             root 93736 2月  26 19:03 redis_1.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93761 2月  26 19:14 redis_2.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93762 2月  26 19:15 redis_3.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 93724 2月  26 12:17 redis.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 13768 2月  27 12:36 sentinel_1.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 13768 2月  27 12:37 sentinel_2.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 13768 2月  27 12:37 sentinel_3.conf
-rw-r--r-- 1 root             root 13768 2月  27 12:23 sentinel.conf

sentinel_1.conf

#13 # For example you may use one of the following:
#14 #
#15 # bind 127.0.0.1 192.168.1.1
    bind 0.0.0.0
#16 #
#17 # protected-mode no
    protected-mode no
#18 
#19 # port <sentinel-port>
#20 # The port that this sentinel instance will run on
#21 port 26379
    port 26379

#82 # Note: master name should not include special characters or spaces.
#83 # The valid charset is A-z 0-9 and the three characters ".-_".
    sentinel monitor mymaster 172.17.0.2 6371 2
#85 
#86 # sentinel auth-pass <master-name> <password>

sentinel_2.conf

#13 # For example you may use one of the following:
#14 #
#15 # bind 127.0.0.1 192.168.1.1
    bind 0.0.0.0
#16 #
#17 # protected-mode no
    protected-mode no
#18 
#19 # port <sentinel-port>
#20 # The port that this sentinel instance will run on
#21 port 26379
    port 26378

#82 # Note: master name should not include special characters or spaces.
#83 # The valid charset is A-z 0-9 and the three characters ".-_".
    sentinel monitor mymaster 172.17.0.2 6371 2
#85 
#86 # sentinel auth-pass <master-name> <password>

sentinel_3.conf

#13 # For example you may use one of the following:
#14 #
#15 # bind 127.0.0.1 192.168.1.1
    bind 0.0.0.0
#16 #
#17 # protected-mode no
    protected-mode no
#18 
#19 # port <sentinel-port>
#20 # The port that this sentinel instance will run on
#21 port 26379
    port 26377

#82 # Note: master name should not include special characters or spaces.
#83 # The valid charset is A-z 0-9 and the three characters ".-_".
    sentinel monitor mymaster 172.17.0.2 6371 2
#85 
#86 # sentinel auth-pass <master-name> <password>

拓扑：
在这里插入图片描述

3.2 启动redis哨兵

按照上面的主从集群环境进行文件的挂载，然后到容器中根据如下命令进行启动：

[root@iZ2ze4m2ri7irkf6h6n8zoZ src]# ./redis-sentinel ../sentinel.conf

3.3 结论

哨兵的作用就是监控Redis系统的运行状况。它的功能包括以下两个。

（1）监控主服务器和从服务器是否正常运行。
（2）主服务器出现故障时自动将从服务器转换为主服务器。

优点：

哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。

缺点：

Redis较难支持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

4 集群方式三：Redis-Cluster集群

Redis-Cluster采用无中心结构，每个节点保存数据和整个集群状态,每个节点都和其他所有节点连接。
在这里插入图片描述
由于Redis cluster搭建方式和所需资源较为复杂，因此在这里就不做演示，具体的搭建方式读者可根据搜索引擎快速找出，在这里只提供概念层面的讲解。

核心概念（转自：https://www.cnblogs.com/runnerjack/p/10269277.html）：

redis的哨兵模式基本已经可以实现高可用，读写分离，但是在这种模式下每台redis服务器都存储相同的数据，很浪费内存，所以在redis3.0上加入了cluster模式，实现的redis的分布式存储，也就是说每台redis节点上存储不同的内容。

Redis-Cluster采用无中心结构,它的特点如下：

所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。
节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效。
客户端与redis节点直连,不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可。

工作方式：

在redis的每一个节点上，都有这么两个东西，一个是插槽（slot），它的的取值范围是：0-16383。还有一个就是cluster，可以理解为是一个集群管理的插件。当我们的存取的key到达的时候，redis会根据crc16的算法得出一个结果，然后把结果对 16384 求余数，这样每个 key 都会对应一个编号在 0-16383 之间的哈希槽，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。

为了保证高可用，redis-cluster集群引入了主从模式，一个主节点对应一个或者多个从节点，当主节点宕机的时候，就会启用从节点。当其它主节点ping一个主节点A时，如果半数以上的主节点与A通信超时，那么认为主节点A宕机了。如果主节点A和它的从节点A1都宕机了，那么该集群就无法再提供服务了。

5 总结

本篇内容介绍了Redis集群搭建的三种不同方式和各自的特点，虽然单机的Redis就有着很好的并发吞吐量，但是在大规模的qps下仍然会显得稍有逊色，因此需要分布式集群的方式来使Redis拥有更高的可用性和容错性。

三种方式中主从复制最为简单，但是只适用于小规模应用中，并且容错性较差，其次是哨兵模式，增强了可用性，但是结构复杂，最后是 Redis-Cluster方式，采用无中心的方式，很好的支持了可用性和容错性，并且应用了一致性哈希的经典思想，目前广泛的应用于Redis集群的搭建中。

参考文章：

https://www.cnblogs.com/pinghengxing/p/11139997.html

https://www.cnblogs.com/runnerjack/p/10269277.html

https://www.jianshu.com/p/06ab9daf921d

https://www.cnblogs.com/kevingrace/p/9004460.html