一、Redis模式
Redis有三种模式：分别是主从同步/复制、哨兵模式、Cluster
主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和群集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。
二、Redis主从复制
2.1 主从复制概述
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。
2.2 主从复制
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。
2.3 Redis主从复制过程
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
2.4 搭建Redis主从复制
2.4-1 环境部署
主机 系统 IP地址 所需安装包
Master节点 CentOS 7 192.168.154.10 redis-5.0.7.tar. gz
Slave1节点 CentOS 7 192.168.154.11 redis-5.0.7.tar. gz
Slave2节点 CentOS 7 192.168.154.12 redis-5.0.7.tar. gz#三台主机都关闭防火墙和SELINUX
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0#三台节点服务器都修改
#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048
sysctl -p
2.4-2 安装Redis
在三台机器上都安装Redis
#三台节点服务器都要安装
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
#三台节点服务器都要创建
#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
#环境变量
vim /etc/profile
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行
source /etc/profile
1
#定义systemd服务管理脚本
vim /usr/lib/systemd/system/redis-server.service
[Unit]
Description=Redis Server
After=network.target
[Service]
User=redis
Group=redis
Type=forking
TimeoutSec=0
PIDFile=/usr/local/redis/log/redis_6379.pid
ExecStart=/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/redis.conf
ExecReload=/bin/kill -s HUP $MAINPID
ExecStop=/bin/kill -s QUIT $MAINPID
PrivateTmp=true
[Install]
WantedBy=multi-user.target
2.4-3 修改 Redis 配置文件（Master节点操作）
#192.168.154.10
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
systemctl restart redis-server.service
2.4-4 修改 Redis 配置文件（Slave节点操作）
#192.168.154.11及192.168.154.12
vim /usr/local/redis/conf/redis.conf
bind 0.0.0.0 #87行，修改监听地址为0.0.0.0
protected-mode no #111行，将本机访问保护模式设置no
port 6379 #138行，Redis默认的监听6379端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6379.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6379.log" #354行，指定日志文件
dir /usr/local/redis/data #504行，指定持久化文件所在目录
#requirepass abc123 #1037行，可选，设置redis密码
appendonly yes #1380行，开启AOF
replicaof 192.168.154.10 6379 #528行，指定要同步的Master节点IP和端口
#masterauth abc123 #535行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepass
systemctl restart redis-server.service
2.4-5 验证主从效果
在Master节点上看日志：
tail -f /usr/local/redis/log/redis_6379.log 在Master节点上验证从节点：
redis-cli info replication
创建数据验证
三、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。
3.1 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。
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。
3.2 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。
3.3 主节点的选举
- 过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵 ping 响应的从节点。
- 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）
- 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
3.4 搭建Redis 哨兵模式
Master节点：192.168.154.10
Slave1节点：192.168.154.11
Slave2节点：192.168.154.12
3.4-1 验证主从效果修改 Redis 哨兵模式的配置文件（所有节点操作）
cp /opt/redis-7.0.9/sentinel.conf /usr/local/redis/conf/
chown redis.redis /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
vim /usr/local/redis/conf/sentinel.conf
protected-mode no #6行，关闭保护模式
port 26379 #10行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes #15行，指定sentinel为后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis-sentinel.pid #20行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/sentinel.log" #25行，指定日志存放路径
dir /usr/local/redis/data #54行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.154.10 6379 2 #73行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.154.10:6379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，才能判定主节点故障并进行故障转移
#sentinel auth-pass mymaster abc123 #76行，可选，指定Master节点的密码，仅在Master节点设置了requirepass
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000 #114行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 1154000 #214行，同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间（1154秒）
3.4-2 启动哨兵模式
先启master，再启slave
cd /usr/local/redis/conf/
redis-sentinel sentinel.conf &3.4-3 查看哨兵信息
192.168.154.10的master节点查看哨兵信息
redis-cli -p 26379 info Sentinel
3.4-4 故障模拟
查看redis-server进程号
ps -ef | grep redis
杀死 Master 节点上redis-server的进程号
#192.168.154.10
kill -9 63821 #Master节点上redis-server的进程号#slave3节点查看主节点现在是哪个
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel
四、Redis 群集模式
集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。
集群由多组节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。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。
4.1 集群的作用
- 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都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提及；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。
- 高可用：集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似）；当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。
4.2 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）
集群的每组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
以3个节点组成的集群为例：
节点A包含0到5460号哈希槽
节点B包含5461到10922号哈希槽
节点C包含10923到16383号哈希槽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。
为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave节点组成，在节点B失败后，集群选举B1位为的主节点继续服务。当B和B1都失败后，集群将不可用。
4.3 搭建Redis 群集模式
redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里所有节点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。
4.3-1 环境部署
192.168.154.10部署Redis
#关闭防火墙和SELINUX
systemctl stop firewalld
systemctl disable firewalld
setenforce 0#修改内核参数
vim /etc/sysctl.conf
vm.overcommit_memory = 1
net.core.somaxconn = 2048
sysctl -p
4.3-2 安装Redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
tar zxvf /opt/redis-7.0.9.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-7.0.9
make
make PREFIX=/usr/local/redis install
#由于Redis源码包中直接提供了 Makefile 文件，所以在解压完软件包后，不用先执行 ./configure 进行配置，可直接执行 make 与 make install 命令进行安装。
#创建redis工作目录
mkdir /usr/local/redis/{conf,log,data}
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/conf/
useradd -M -s /sbin/nologin redis
chown -R redis.redis /usr/local/redis/
#环境变量
vim /etc/profile
PATH=$PATH:/usr/local/redis/bin #增加一行
source /etc/profile
4.3-3 创建6个节点文件
cd /usr/local/redis/
mkdir -p redis-cluster/redis600{1..6}
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-7.0.9/redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-7.0.9/src/redis-cli /opt/redis-7.0.9/src/redis-server /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done
4.3-4 开启群集功能
#其他5个文件夹的配置文件以此类推修改，注意6个端口都要不一样。
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
vim redis.conf
#bind 127.0.0.1 #87行，注释掉bind项，默认监听所有网卡
protected-mode no #111行，关闭保护模式
port 6001 #138行，修改redis监听端口
daemonize yes #309行，设置为守护进程，后台启动
pidfile /usr/local/redis/log/redis_6001.pid #341行，指定 PID 文件
logfile "/usr/local/redis/log/redis_6001.log" #354行，指定日志文件
dir ./ #504行，指定持久化文件所在目录
appendonly yes #1379行，开启AOF
cluster-enabled yes #1576行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf #1584行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000 #1590行，取消注释群集超时时间设置替换6002-6006文件快捷方法.
先将6001的redis.conf文件，替换到6002-6006里
for i in {1..6}
do
\cp -f redis.conf /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
done
然后到各个配置文件里使用sed替换，如此类推
sed -n '/6001/p' redis.conf
sed -n 's/6001/6002/p' redis.conf
sed -i 's/6001/6002/p' redis.conf
sed -n '/6002/p' redis.conf
sed -n 's/6001/6003/p' redis.conf
sed -i 's/6001/6003/p' redis.conf
sed -n '/6003/p' redis.conf
sed -n 's/6001/6004/p' redis.conf
sed -i 's/6001/6004/p' redis.conf
sed -n '/6004/p' redis.conf
sed -n 's/6001/6005/p' redis.conf
sed -i 's/6001/6005/p' redis.conf
sed -n '/6005/p' redis.conf
sed -n 's/6001/6006/p' redis.conf
sed -i 's/6001/6006/p' redis.conf
sed -n '/6006/p' redis.conf#启动redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis6001
redis-server redis.conf
for i in {1..6}
do
cd /usr/local/redis/redis-cluster/redis600$i
./redis-server redis.conf
done
ps -ef | grep redis
4.3-5 启动集群
redis-cli --cluster create 192.168.154.10:6001 192.168.154.10:6002 192.168.154.10:6003 192.168.154.10:6004 192.168.154.10:6005 192.168.154.10:6006 --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 才可以创建。
--replicas 1 表示每个主节点有1个从节点。
4.3-6 测试集群
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6001 -c #加-c参数，节点之间就可以互相跳转
127.0.0.1:6001> cluster slots #查看节点的哈希槽编号范围
对应的slave节点也有这条数据，但是别的节点没有
4.4 Cluster 集群增加节点动态扩容
已有集群为6个节点192.168.154.10:6001 - 192.168.154.10:6006，3组主从节点。现要增加第4组主从节点192.168.154.10:6007，192.168.154.10:6008
4.4-1 创建一个新的主节点和一个从节点
192.168.154.10:6007为主节点，将192.168.154.10:6008创建为192.168.154.10:6007的从节点
cd ..
cp -a redis6001 redis6007
cp -a redis6001 redis6008
cd redis6007/
rm -rf appendonlydir/ nodes-6001.conf
sed -i 's/6001/6007/' redis.conf
sed -n '/6007/p' redis.conf
cd ..
cd redis6008
rm -rf appendonlydir/ nodes-6001.conf
sed -i 's/6001/6008/' redis.conf
sed -n '/6008/p' redis.conf
cd ..
cd redis6007
./redis-server redis.conf
cd ..
cd redis6008
./redis-server redis.conf
ps aux | grep redis
命令里需要指定一个已有节点以便于获取集群信息，本例是指定的192.168.154.10:6001
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6001 --cluster add-node 192.168.154.10:6007 192.168.154.10:6001
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6001 --cluster add-node 192.168.154.10:6008 192.168.154.10:6001
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6001
CLUSTER nodes #查看node ID
4.4-2 将192.168.154.10:6008创建为192.168.154.10:6007的从节点,命令里需要指定一个已有节点以便于获取集群信息和主节点的node ID
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6008
192.168.154.10:6008> cluster replicate 082f30cde9799c551492390880b9c949e095a161
OK
4.4-3 新加入的主节点是没有槽数的，只有初始化集群的时候，才会根据主的数据分配好，如新增的主节点，需要手动分配
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6007 --cluster reshard 192.168.154.10:6001
redis-cli -h 192.168.154.10 -p 6001
192.168.154.10:6001> CLUSTER nodes