Redis——集群之主从模式

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一、为什么需要集群？

在我们的实际开发当中，只使用一台Redis运用于工程项目中是不可以的，原因如下：

（1）从结构上，单个Redis服务器会发生单点故障，并且一台服务器需要处理所有的请求负载，压力较大；

（2）从容量上，单个Redis服务器内存容量有限，就算一台Redis服务器内存容量为256G，也不能将所有内存用作Redis存储内存，一般来说，单台Redis最大使用内存不应该超过20G。

（3）单台Redis服务器的读写性能有限，利用集群可以提高读写能力。

二、主从模式

🌴 介绍

目前，Redis有三种集群模式，分别是：主从模式，哨兵模式，Cluster模式；主从模式是三种模式中最简单的，在主从复制中，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/leader)，后者称为从节点(slave/follower)。

🔥 注意：

（1）数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。Master以写为主，Slave 以读为主。
（2）默认情况下，每台Redis服务器都是主节点；
（3）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。

🌴 作用

1、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。
2、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。
3、高可用（集群）基石：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。
4、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。

例如在我们的电商网站可以发现，对于一个商品只需要上传一次，但其却能够被用户浏览多次，也就是“写少读多”这种情况，我们可以利用主从复制进行读写分离，减缓服务器的压力：

三、搭建主从集群

3.1、准备工作

1、复制三个配置文件（原名：redis.conf），并分别重命名为：redis79.conf，redis80.conf，redis81.conf。

2、修改配置文件

（1）修改redis79.conf

修改端口号

port 6379

设置为后台运行

daemonize:yes

设置日志文件的名字

logfile “6379.log"

设置db文件名字

dbfilename dump6379.rdb

（2）修改redis80.conf

修改端口号

port 6380

** 设置为后台运行**

daemonize:yes

设置记录进程Id文件名字

pidfile /var/run/redis_6380.pid

** 设置日志文件的名字**

logfile “6380.log"

设置db文件名字

dbfilename dump6380.rdb

（3）修改redis81.conf

修改端口号

port 6381

设置为后台运行

daemonize:yes

设置记录进程Id文件名字

pidfile /var/run/redis_6381.pid

** 设置日志文件的名字**

logfile “6381.log"

设置db文件名字

dbfilename dump6381.rdb

这几个属性的作用如下：

pid(port ID)：记录了进程的 ID，文件带有锁。可以防止程序的多次启动。
logfile：明确日志文件的位置
dbfilename：dumpxxx.file #持久化文件位置
port：进程占用的端口号

3.2、搭建一主二从

🌵 启动Redis服务器

注意：默认情况下，每台Reids服务器都是主节点，而我们要搭建主从只需要在从机那本搭建即可。

现在分别启动redis79，redis80，redis81服务器。

redis-server redis79.conf 
redis-server redis80.conf
redis-server redis81.conf

使用以下命令，查看是否启动成功：

 ps -ef|grep redis

打开三个客户端窗口，分别对应操作三个Redis服务器。

输入命令：

注意要指定端口，才知道我们要打开哪一个Redis。

窗口一：

redis-cli -p 6379

窗口二：

redis-cli -p 6380

窗口三：

redis-cli -p 6381

🌵 设置主从关系

我们将redis79设置为主节点，而将redis80和redis81设置为从结点。

配置主机的IP地址和端口号，相当于想认其为自己的老大。

** redis80:**

#SLAVEOF IP地址  端口
127.0.0.1:6380> slaveof 127.0.0.1 6379
OK

redis81:

#SLAVEOF IP地址  端口
127.0.0.1:6381> slaveof 127.0.0.1 6379
OK

这个时候，我们在从机使用INFO命令就可以查看主从关系了：

info replication

而此时我们去主机redis79中使用同样的命令进行查看：

现在我们的一主二从的关系就成功搭建好了！

提示：如果要将从机变成主机，我们只需要在从机执行以下命令，即可让自己变为主机。

SLAVEOF no one

四、知识讲解

🔥 知识一

**主机可以进行读写操作，而从机只能读操作。 **

注意：主机中的所有信息和数据，都会自动被从机保存。

主机：

127.0.0.1:6379> set key1 v1
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"v1"

从机：

127.0.0.1:6380> get key1  
"v1"
127.0.0.1:6380> set key2 v2    #进行写操作就会报错，提示从机只能进行读操作
(error) READONLY You can't write against a read only replica.

🔥 知识二

主机如果宕机了，从机依旧可以读取到主机宕机前的数据，但仍然没有写操作，如果主机恢复过来了，从机依旧可以获取到主机写的数据。

（1）停止主机进程（演示主机宕机了）

停止进程的命令：

kill -9 pid #pid为redis进程号

（2）从机获取宕机前主机写入的数据

可以发现，能够顺利拿到，但仍然是无法进行写操作的。

** （3）恢复主机**

redis-server redis79.conf

（4）主机重新写入数据，从机获取最新数据。

主机写入数据：

127.0.0.1:6379> set k2 yixin
OK

从机读取最新数据：

127.0.0.1:6380> get k2
"yixin"

🔥 知识三

两种配置方式下的从机断开情况

a、命令行设置主从关系

从机断开了，其重新连接后变为主机，能拿到断开之前的数据，但拿不到主机新写入的值，如果重新设置主从关系，就可以拿到主机全部的数据了。

（1）停止从机进程。

** （2）主机写入新数据。**

127.0.0.1:6379> set k3 new
OK

（3）重新启动从机服务器。

redis-server redis80.conf

（4）尝试获取从机宕机前主机写入的数据，发现可以拿到。

127.0.0.1:6380> get k1
"v1"

（5）尝试获取从机宕机期间主机写入的数据，发现无法拿到了。

127.0.0.1:6380> get k3
(nil)

此次我们可以进行查看主从关系，由于是命令行配置的，所以重启之后又变回主机了。

127.0.0.1:6380> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0

**（6）如果要拿到主机的所有数据，只要执行以下命令重新配置主从关系就可以了。 **

slaveof 127.0.0.1 6379

b、配置文件设置的主从关系

从机断开后，重新连接，也是可以拿到主机的全部数据的。

（1）修改配置文件redis80.conf,添加主从关系。

#指定主机的ip与port
slaveof 127.0.0.1 6379 

（2）主机添加新数据

127.0.0.1:6379> set k5 hello
OK

（3）重新启动redis80服务器。

redis-server redis80.conf

（4）获取从机宕机期间主机新写入的数据，发现现在可以顺利拿到了。

127.0.0.1:6380> get k5
"hello"

我们来查看6380的主从关系，可以发现在重启的时候就已经设置好主从关系了。

五、复制原理

（1）Slave 启动成功连接到 Master 后会发送一个sync同步命令

（2）Master 接到命令，启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据集命令，在后台进程执行完毕之后，master将传送整个数据文件到slave，并完成一次完全同步。

（3）全量复制：而slave服务在接收到数据库文件数据后，将其存盘并加载到内存中。

（4）增量复制：Master 继续将新的所有收集到的修改命令依次传给slave，完成同步。

注意：只要是重新连接master，一次完全同步（全量复制）将被自动执行！ 我们的数据一定可以在从机中看到。

六、主从模式的优缺点

🌵 优点

（1）同一个Master可以同步多个Slaves。
（2）Slave同样可以接受其它Slaves的连接和同步请求，这样可以有效的分载Master的同步压力。因此我们可以将Redis的Replication架构视为图结构。
（3）Master Server是以非阻塞的方式为Slaves提供服务。所以在Master-Slave同步期间，客户端仍然可以提交查询或修改请求。
（4）Slave Server同样是以非阻塞的方式完成数据同步。在同步期间，如果有客户端提交查询请求，Redis则返回同步之前的数据。
（5）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。
（6）Master可以将数据保存操作交给Slaves完成，从而避免了在Master中要有独立的进程来完成此操作。
（7）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

（1） Redis 主从模式不具备自动容错和恢复功能，如果主节点宕机，Redis 集群将无法工作，此时需要人为干预，将从节点提升为主节点。
（2） 如果主机宕机前有一部分数据未能及时同步到从机，即使切换主机后也会造成数据不一致的问题，从而降低了系统的可用性。
（3） 因为只有一个主节点，所以其写入能力和存储能力都受到一定程度地限制。
（4） 在进行数据全量同步时，若同步的数据量较大可能会造卡顿的现象。

小结

以上就是【一心同学】对【Redis集群】的【主从模式】讲解，利用【主从模式】我们可以实现【读写分离】，让服务器【分压运作】，这样可以让我们的网站更加【稳定】，但其也存在不住，就是主节点宕机后，Redis集群将无法工作，需要【人为干预】，将从结点提升为主节点，对于这个问题的解决方案，【一心同学】将会在下一篇博客【哨兵模式】中进行讲解。

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