Redis의 마스터-슬레이브 복제, 센트리 및 클러스터링 분석 예

1. Redis 마스터-슬레이브 복제

1. 마스터-슬레이브 복제 개요

마스터-슬레이브 복제는 하나의 Redis 서버에서 다른 Redis 서버로 데이터를 복사하는 프로세스입니다. 전자를 마스터 노드(Master)라고 하고 후자를 슬레이브 노드(Slave)라고 합니다. 데이터 복제는 단방향이며 마스터 노드에서 슬레이브 노드로만 가능합니다.

기본적으로 각 Redis 서버는 마스터 노드이며 마스터 노드는 여러 개의 슬레이브 노드를 가질 수 있지만 슬레이브 노드는 하나의 마스터 노드만 가질 수 있습니다. [관련 추천: Redis 영상 튜토리얼]

2. 마스터-슬레이브 복제의 역할

● 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；有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: 위의 기능 외에도 마스터-슬레이브 복제는 센티넬 및 클러스터 구현의 기반이기도 합니다. , 마스터-슬레이브 복제는 Redis 고가용성 Foundation입니다.

3. 마스터-슬레이브 복제 프로세스

(1) 슬레이브 머신 프로세스가 시작되면 마스터 머신에 "sync command" 명령을 보내 동기 연결을 요청합니다.
(2) 첫 번째 연결이든 재연결이든 마스터 머신은 백그라운드 프로세스를 시작하고 데이터 스냅샷을 데이터 파일에 저장합니다(RDB 작업 수행). 동시에 마스터는 수정하는 모든 명령도 기록합니다. 데이터를 파일의 데이터 파일에 캐시합니다.
(3) 백그라운드 프로세스가 캐싱 작업을 완료한 후 마스터 머신은 데이터 파일을 슬레이브 머신으로 전송합니다. 슬레이브 머신은 데이터 파일을 하드 디스크에 저장한 다음 마스터 머신에 로드합니다. 데이터를 수정합니다. 모든 작업은 슬레이브 시스템으로 함께 전송됩니다. 슬레이브에 오류가 발생하여 가동 중지 시간이 발생하면 정상으로 돌아올 때 자동으로 다시 연결됩니다.
(4) 마스터 시스템은 슬레이브 시스템으로부터 연결을 받은 후 전체 데이터 파일을 슬레이브 시스템으로 보냅니다. 마스터가 슬레이브로부터 동시에 여러 동기화 요청을 받으면 마스터는 다음에서 프로세스를 시작합니다. 백그라운드에서 데이터 파일을 저장한 다음 모든 슬레이브 머신에 전송하여 모든 슬레이브 머신이 정상인지 확인합니다.

4. Redis 마스터-슬레이브 복제 구축

4.1 서버 IP 구성

Server	호스트 이름	IP
마스터 노드	마스터	192.168.122.10
Slave1 노드	slave1	192.168.122.11
Slave2 노드	slave2	192.168.122.12

防4.2 각 서버 방화벽 환경

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0

E

4.3 각 서버 설치 Redis

Redis 설치에 대한 자세한 내용은 이전 블로그를 참조하세요:

Nosql의 redis 자세한 설명

传入安装包到/opt目录
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh
......
Please select the redis executable path []
#输入/uar/local/redis/bin/redis-server
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/

4.4 redis 구성 파일 수정(마스터 노드 작업)

마스터: 192.168.122.10

[root@master ~]# vim /etc/redis/6379.conf
 
##70行，修改监听地址为0.0.0.0，表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行，开启守护进程
daemonize yes
##172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes

4.5 Redis 구성 파일 수정(슬레이브 노드 작업)

Slave1: 192.168.122.11

[root@slave1 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70行，修改监听地址为0.0.0.0，表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行，开启守护进程
daemonize yes
##172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288行，添加要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave1 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...

Slave2: 192.168.122.12

[root@slave2 utils]# vim /etc/redis/6379.conf 
 
##70行，修改监听地址为0.0.0.0，表示监听任何地址
bind 0.0.0.0
##137行，开启守护进程
daemonize yes
##172行，指定日志文件目录
logfile /var/log/redis_6379.log
##264行，指定工作日志
dir /var/lib/redis/6379
##288行，添加要同步的Master节点IP和端口
replicaof 192.168.122.10 6379
##700行，开启AOF持久化功能
appendonly yes
 
[root@slave2 utils]# /etc/init.d/redis_6379 restart
Stopping ...
Redis stopped
Starting Redis server...

4.6 마스터-슬레이브 효과 검증

4.6.1 마스터 노드에서 로그 읽기

[root@master ~]# tail -f /var/log/redis_6379.log 
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:33.569 * Synchronization with replica 192.168.122.11:6379 succeeded
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Replica 192.168.122.12:6379 asks for synchronization
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Full resync requested by replica 192.168.122.12:6379
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Starting BGSAVE for SYNC with target: disk
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.519 * Background saving started by pid 7941
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * DB saved on disk
7941:C 23 Sep 2021 16:46:34.521 * RDB: 0 MB of memory used by copy-on-write
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Background saving terminated with success
1002:M 23 Sep 2021 16:46:34.591 * Synchronization with replica 192.168.122.12:6379 succeeded

4.6.2 마스터 노드에서 슬레이브 노드 확인

[root@master ~]# redis-cli info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.122.11,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
slave1:ip=192.168.122.12,port=6379,state=online,offset=910,lag=0
master_replid:9d7fa17fc64cd573f5b81457183831d97dfad7dc
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:910
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:910

2. Redis Sentinel 모드

1 Sentinel 모드의 핵심 기능

On. 마스터-슬레이브 복제의 기반이 되는 Sentinel이 도입되었습니다. 마스터 노드의 자동 장애 조치.

2. Sentinel 모드의 원리

Sentinel은 마스터-슬레이브 구조의 각 서버를 모니터링하는 데 사용되는 분산 시스템입니다. 장애가 발생하면 투표 메커니즘을 통해 새로운 마스터가 선택되고 모든 슬레이브가 연결됩니다. 새로운 마스터. 따라서 Sentinel을 실행하는 전체 클러스터의 수는 3개 노드 이상이어야 합니다.

3. 센티넬 모드의 역할

● 모니터링: 센티넬은 마스터 노드와 슬레이브 노드가 정상적으로 작동하는지 지속적으로 확인합니다.

● 자동 장애 조치: 마스터 노드가 제대로 작동하지 않으면 Sentinel은 장애가 발생한 마스터 노드의 슬레이브 노드 중 하나를 새 마스터 노드로 업그레이드하고 자동 장애 조치 작업을 시작합니다. 다른 슬레이브 노드 노드는 새로운 기본 노드를 복제하도록 변경됩니다.

● 알림 알림: Sentinel은 장애 조치 결과를 클라이언트에 보낼 수 있습니다. 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

4. 센티넬 모드의 구조

센티넬 구조는 센티넬 노드와 데이터 노드의 두 부분으로 구성됩니다.

● 센티넬 노드: 센티넬 시스템은 하나 이상의 노드로 구성됩니다. 데이터를 저장하지 않는 redis 노드.
● 데이터 노드: 마스터 노드와 슬레이브 노드는 모두 데이터 노드입니다.

5. Sentinel 모드 작동 방식

Sentinel 모드의 시작은 마스터-슬레이브 모드에 따라 다르므로 Sentinel 모드를 시작하기 전에 마스터-슬레이브 모드를 설치해야 합니다. Sentinel 모드는 모든 Redis 작업 노드가 정상인지 여부를 모니터링합니다. 마스터에 문제가 있는 경우 다른 노드가 마스터 노드와의 연결이 끊겼기 때문에 투표의 절반 이상이 투표하는 것으로 간주됩니다. 실제로 마스터에 문제가 있음을 확인하고 센티널룸에 통보한 후 슬레이브 중 하나를 새로운 마스터로 선택합니다.

6. 장애 조치 메커니즘

• 은 마스터 노드의 실패 여부를 감지하기 위해 센티넬 노드에 의해 정기적으로 모니터링됩니다. Sentinel 노드는 1초마다 ping 명령을 보내 하트비트 감지를 수행하고 그 결과를 마스터 노드, 슬레이브 노드 및 기타 Sentinel 노드에 보냅니다. 마스터 노드가 일정 시간 내에 응답하지 않거나 오류 메시지로 응답하는 경우 센티널은 마스터 노드가 주관적으로(일방적으로) 오프라인 상태인 것으로 간주합니다. 센티넬 노드의 절반 이상이 마스터 노드가 주관적으로 오프라인이라고 믿으면 객관적으로 오프라인이 됩니다.

• 마스터 노드에 장애가 발생하면 Sentinel 노드는 Raft 알고리즘(선거 알고리즘)을 통해 선출 메커니즘을 구현하여 마스터 노드의 장애 조치 및 알림을 처리할 리더로 Sentinel 노드를 공동 선출합니다. 따라서 Sentinel 클러스터의 호스트 수는 노드 3개 이상이어야 합니다.

• 리더 센티넬 노드는 장애 조치를 수행합니다.

  ● 슬레이브 노드를 새 마스터 노드로 업그레이드하고 다른 슬레이브 노드가 새 마스터 노드를 가리키도록 합니다.
  ● 원래 마스터 노드가 복구되면 또한 슬레이브 노드가 되어 새로운 마스터 노드를 가리킵니다.
  ● 마스터 노드가 변경되었음을 클라이언트에 알립니다.
  목표 오프라인은 마스터 노드에만 적용되는 개념입니다. 슬레이브 노드와 센티널 노드가 실패하면 센티널이 주관적으로 오프라인 상태가 된 후에는 후속 목표 오프라인 및 장애 조치 작업이 발생하지 않습니다.
  

7. 마스터 노드 선출

• 센티넬 핑 응답에 응답하지 않는 비정상(오프라인) 슬레이브 노드를 필터링합니다.

• 구성 파일에서 우선 순위가 가장 높은 슬레이브 노드를 선택합니다(복제 우선 순위, 기본값은 100).

• 복사 오프셋이 가장 큰 슬레이브 노드, 즉 가장 완전한 사본을 선택합니다.

8. Redis Sentinel 모드 구축

8.1 서버 IP 구성

Server호스트 이름IP마스터 노드 마스터192.168.122.10Slave1 노드slave1192.168.122.11Slave2 노드slave2192.168.122.12

8.2 各服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0

8.3 修改Redis哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
 
##17行，取消注释，关闭保护模式
protected-mode no
##21行，Redis哨兵默认的监听端口
port 26379
##26行，指定sentienel为后台启动
daemonize yes
##36行，指定日志存放路径
logfile "/var/log/sentinel.log"
##65行，指定数据库存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"
##84行，修改，指定该哨兵节点监控192.168.122.10 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，才能判定故障并进行故障转移
sentinel monitor mymaster 192.168.122.10 6379 2
##113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
##146行，故障节点的最大超时时间为180000毫秒（180秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000

8.4 启动哨兵模式

注意：需先启动master，再启动slave

cd /opt/redis-5.0.7/
redis-sentinel sentinel.conf &

8.5 查看哨兵信息

Master：192.168.122.10

[root@master 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=192.168.122.10:6379,slaves=2,sentinels=3

三、Redis 群集模式

1. Redis集群的概述

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

2. Redis集群

Redis数据分布在多个节点（Node）组成的集群中。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。

3. Redis集群的作用

集群的作用，可以归纳为两点：

3.1 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度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体积；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。

3.2 高可用

该集群支持主从复制和类似哨兵一样的主节点自动故障转换功能，即使发生节点故障也能够继续为外部提供服务。

4. 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，去找到所对应的节点，然后直接跳转到这个对应的节点上进行存取操作。

5. 哈希槽

5.1 哈希槽的分配

• 哈希槽可按照集群主机数平均分配（默认分配）
  以3个节点组成的集群为例：
  节点A包含0-5460号哈希槽
  节点B包含5461-10922号哈希槽
  节点C包含10923-16383号哈希槽

• 也可以根据主机的性能以及功能自定义分配
  以3个节点组成的集群为例：
  节点A性能最差，包含0-2000号哈希值
  节点B性能中等，包含2001-7000号哈希值
  节点C性能最强，包含7001-16383号哈希值

5.2 哈希槽的使用

集群搭建的时候，需要给集群的节点分配插槽，0~16383
在node1执行set a a

• 使用crc16算法对key进行计算，得到一个数字，然后对这个数字进行求余16384(crc16 : a = 26384l;26384 % 16384 = 10000)

• 查找包含10000的插槽的节点，找到了node2，自动跳转到node2

• 在node2上执行set a a命令

node3上执行get a

• a --> 10000

• 跳转到node2

• 在node2执行get a

6. 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。
以每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有了三个Master节点和三个Slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为新的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。

7. 搭建Redis群集模式

7.1 服务器IP配置

redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里在同一台服务器上模拟；
以端口号进行区分，3个主节点端口号6001/6002/6003，对应的从节点端口号6004/6005/6006。

服务器	主机名	IP	主端口	从端口
Node1节点	node	192.168.122.10	6001	6004
Node2节点	node	192.168.122.10	6002	6005
Node3节点	node	192.168.122.10	6003	6006

7.2 服务器防火墙环境

systemctl stop firewalld && systemctl disable firewalld
setenforce 0

7.3 创建集群配置目录及文件

[root@node ~]# cd /etc/redis
[root@node redis]# mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
[root@node redis]# for i in {1..6}
> do
> cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> done
[root@node redis]# ls -R redis-cluster/
redis-cluster/:
redis6001  redis6002  redis6003  redis6004  redis6005  redis6006
 
redis-cluster/redis6001:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6002:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6003:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6004:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6005:
redis-cli  redis.conf  redis-server
 
redis-cluster/redis6006:
redis-cli  redis.conf  redis-server

7.4 开启群集功能

仅以redis6001为例，其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，特别注意端口号的修改。

[root@node redis]# cd redis-cluster/redis6001
[root@node redis6001]# vim redis.conf 
 
##69行，注释掉bind项，默认监听所有网卡
#bind 127.0.0.1
##88行，修改，关闭保护模式
protected-mode no
##92行，修改，redis监听端口
port 6001
##136行，开启守护进程，以独立进程启动
daemonize yes
##832行，取消注释，开启群集功能
cluster-enabled yes
##840行，注销注释，群集名称文件设置
cluster-config-file nodes-6001.conf
##846行，注销注释，群集超时时间设置
cluster-node-timeout 15000
##700行，修改，开启AOF持久化
appendonly yes

7.5 启动redis节点

分别进入那六个文件夹，执行命令：“redis-server redis.conf”，来启动redis节点

[root@node redis6001]# for d in {1..6}
> do
> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
> ^C
[root@node redis6001]# for d in {1..6}
> do
> cd /etc/redis/redis-cluster/redis600$d
> redis-server redis.conf
> done
[root@node1 redis6006]# ps -ef | grep redis
root        992      1  0 13:45 ?        00:00:07 /usr/local/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
root       2289      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6001 [cluster]
root       2294      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6002 [cluster]
root       2299      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6003 [cluster]
root       2304      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6004 [cluster]
root       2309      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6005 [cluster]
root       2314      1  0 14:41 ?        00:00:00 redis-server *:6006 [cluster]
root       2450   2337  0 14:50 pts/0    00:00:00 grep --color=auto redis

7.6 启动集群

[root@node redis6006]# 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

六个实例分为三组，每组一主一从，前面的做主节点，后面的做从节点。下面交互的时候需要输入yes才可以成功创建。
–replicas 1表示每个主节点有1个从节点。

7.7 测试集群

[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6001 -c
#加-c参数，节点之前就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots
#查看节点的哈希槽编号范围
1) 1) (integer) 0
#哈希槽起始编号
   2) (integer) 5460
#哈希槽终止编号
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6001
#node节点主
      3) "18e59f493579facea29abf90ca4050f566d66339"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6004
#node节点从
      3) "2635bf6a0c286ef910ec5da03dbdc7cde308c588"
2) 1) (integer) 10923
   2) (integer) 16383
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6003
      3) "51460d417eb56537e5bd7e8c9581c66fdd817b3c"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6006
      3) "51a75667dcf21b530e69a3242a3e9f81f577168d"
3) 1) (integer) 5461
   2) (integer) 10922
   3) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6002
      3) "6381d68c06ddb7ac43c8f7d7b8da0644845dcd59"
   4) 1) "127.0.0.1"
      2) (integer) 6005
      3) "375ad927116d3aa845e95ad5f0586306e7ff3a96"
127.0.0.1:6001> set num 1
OK
127.0.0.1:6001> get num
"1"
127.0.0.1:6001> keys *
1) "num"
127.0.0.1:6001> quit
[root@node1 redis6006]# redis-cli -p 6002 -c
127.0.0.1:6002> keys *
#6002端口无键值对
(empty list or set)
127.0.0.1:6002> get num
-> Redirected to slot [2765] located at 127.0.0.1:6001
"1"
#6002端口获取到num键位于6001端口，切换到6001端口并显示键值
127.0.0.1:6001> set key1 11111
-> Redirected to slot [9189] located at 127.0.0.1:6002
OK
#6001端口创建键值对，将其存至6002端口，并切换至6002端口
127.0.0.1:6002>

위 내용은 Redis의 마스터-슬레이브 복제, 센트리 및 클러스터링 분석 예의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!