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标题: 搭建Redis“主-从-从”模式集群并使用 RedisTemplate 实现读写分离 [打印本页]

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作者: 王柳    时间: 2024-10-10 01:26
标题: 搭建Redis“主-从-从”模式集群并使用 RedisTemplate 实现读写分离
一、理论相关

我们知道，Redis具有高可靠性，其含义包括：

• 数据只管少丢失 - AOF 和 RDB
  
• 服务只管少中断 - 增加副本冗余量，将一份数据同时生存在多个实例上，即主从库模式
  

Redis主从库模式 - 保证数据副本的同等（读写分离）：

• 读操纵：主库、从库都可以吸收
  
• 写操纵：起首到主库执行，然后，主库将写操纵同步给从库
  

采用读写分离的原因：

• 假如客户端对同一个数据举行多次修改，每一次的修改哀求都发送到不同的实例上，在不同的实例上执行，那么这个数据在多个实例上的副本就不同等了
  
• 假如要对不同实例上的数据同等，就涉及到加锁、实例间协商是否完成修改等操纵，会带来巨额的开销
  

这时我们就引出主从库同步的原理。
1、主从库间如何举行第一次同步？

当我们启动多个 Redis 实例的时候，它们相互之间就可以通过 replicaof（Redis 5.0 之前使用 slaveof）命令形成主库和从库的关系，之后会按照三个阶段完成数据的第一次同步。

• 主从库创建连接、协商同步，为全量复制做准备
  

1. replicaof 172.16.19.3 6379

复制代码

• 从库和主库创建连接，并告诉主库即将举行同步，主库确认复兴后，主从库间开始同步
  

• 主库将所有数据同步给从库。从库收到数据后，在本地完成数据加载 - 依靠于内存快照生成的RDB文件
  

• 从库吸收到RDB文件后，会先清空当前数据库 - 从库在通过replicaof命令开始和主库同步前，可能生存了别的数据
  
• 主库将数据同步给从库的过程中，主库不会被阻塞，仍旧可以正常吸收哀求。为保证主从库的数据同等性，主库会在内存中用专门的 replication buffer，记载 RDB 文件生成后收到的所有写操纵
  

• 主库把第二阶段执行过程中新收到的写命令，再发送给从库
  

• 所有的从库都是和主库连接，所有的全量复制都是和主库举行的。
  

2、主从级联模式分担全量复制时的主库压力

一次全量复制中，对于主库需要完成两个耗时操纵：

• 生成RDB文件 - fork操纵会阻塞主线程处置惩罚正常哀求
  
• 传输RDB文件 - 占用主库网络带宽
  

至此，我们引出：“主 - 从 - 从”模式

• 分担主库压力
  
• 将主库生成RDB和传输RDB的压力，以级联的方式分散到从库上
  
• 摆设主从集群时手动选择一个库（比如选择内存资源配置较高的从库），用于级联别的从库
  
• 在从库执行命令replicaof 所选从库IP 6379，创建主从关系
  

• 主从库间通过全量复制实现数据同步的过程，以及通过“主 - 从 - 从”模式分担主库压力
  
• 一旦主从库完成了全量复制，它们之间就会一直维护一个网络连接，主库会通过这个连接将后续连续收到的命令操纵再同步给从库，这个过程也称为基于长连接的命令流传，可以避免频仍创建连接的开销。
  
• 风险：网络断联或阻塞
  

3、主从库间网络断了怎么办？

在 Redis 2.8 之前，假如主从库在命令流传时出现了网络闪断，那么，从库就会和主库重新举行一次全量复制，开销非常大。
从 Redis 2.8 开始，网络断了之后，主从库会采用增量复制的方式继续同步。

• 为避免环形缓冲区造成的主从库不同等，可以调整repl_backlog_size参数
  
  
  
  • 缓冲空间大小 = 主库写入命令速度 * 操纵大小 - 主从库间网络传输命令速度 * 操纵大小
    
  • 在实际应用中，思量到可能存在一些突发的哀求压力，我们通常需要把这个缓冲空间扩大一倍，即 repl_backlog_size = 缓冲空间大小 * 2
    
  • 也可以采用切片集群来分担单个主库的哀求压力
    
  
  

4、小结

• 全量复制
  
  
  
  • 一个Redis实例的数据库不要太大，一个实例大小在几GB级别比较合适，可以减少RDB文件生成、传输和重新加载的开销
    
  • 避免多个从库同时和主库举行全量复制，给主库过大同步压力 - “主-从-从”
    
  
  
• 基于长连接的命令流传
  
• 增量复制
  
  
  
  • 留意repl_backlog_size配置参数
    
  
  

二、实践

运行环境：假造机操纵系统：centOS7，IP地址：192.168.88.130
已经安装好了 docker 和 docker-compose
采用Redis:7.4.0
至此，我们开始在假造机中搭建Redis“主-从-从”模式的主从库集群

• 我们先创建好目录：
  

1. [root@centos ~]# mkdir /root/docker/redis-cluster
2. [root@centos ~]# cd /root/docker/redis-cluster
3. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis0
4. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis1
5. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis2
6. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis3
7. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis4

复制代码

我们将redis0作为主库
redis1和redis2作为从库I和从库II（slave），redis3和redis4作为从库II的两个从库（主-从-从模式）

• redis0
  

1. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis0/data
2. [root@centos redis-cluster]# vi redis0/redis.conf

复制代码

1. protected-mode no
3. bind 0.0.0.0
5. save 900 1
6. save 300 10
7. save 60 10000
9. rdbcompression yes
11. dbfilename dump.rdb
13. dir /data
15. # 关闭 aof 日志备份
16. appendonly no
18. # 自定义密码
19. requirepass root
21. # 启动端口
22. port 6379
24. # 换成自己的虚拟机的IP
25. replica-announce-ip 192.168.88.130

复制代码

• redis1
  

1. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis1/data
2. [root@centos redis-cluster]# vi redis1/redis.conf

复制代码

• replicaof [主节点ip] [主节点端口] ，该配置主要是让当前节点作为从节点，配置具体的主节点的地址和端口（Redis 5.0 之前使用 slaveof [主节点ip] [主节点端口]）
  
• masterauth [主节点的访问密码] ，该配置主要是在主节点设置密码的环境下，能够让从节点通过密码访问主节点
  

1. protected-mode no
3. bind 0.0.0.0
5. save 900 1
6. save 300 10
7. save 60 10000
9. rdbcompression yes
11. dbfilename dump.rdb
13. dir /data
15. # 关闭 aof 日志备份
16. appendonly no
18. # 启动端口
19. port 6479
21. # 将当前 redis 作为 redis0 的 slave
22. # 由于 docker 使用 host 模式，使用的是宿主机的 ip
23. replicaof 192.168.88.130 6379
25. # 自定义密码
26. requirepass root
28. # 访问 master 节点时需要提供的密码
29. masterauth root
31. masteruser redis0
33. replica-announce-ip 192.168.88.130

复制代码

• redis2
  

1. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis2/data
2. [root@centos redis-cluster]# vi redis2/redis.conf

复制代码

1. protected-mode no
3. bind 0.0.0.0
5. save 900 1
6. save 300 10
7. save 60 10000
9. rdbcompression yes
11. dbfilename dump.rdb
13. dir /data
15. # 关闭 aof 日志备份
16. appendonly no
18. # 启动端口
19. port 6579
21. # 将当前 redis 作为 redis0 的 slave
22. # 由于 docker 使用 host 模式，使用的是宿主机的 ip
23. replicaof 192.168.88.130 6379
25. # 自定义密码
26. requirepass root
28. # 访问 master 节点时需要提供的密码
29. masterauth root
31. replica-announce-ip 192.168.88.130

复制代码

• redis3
  

1. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis3/data
2. [root@centos redis-cluster]# vi redis3/redis.conf

复制代码

1. protected-mode no
3. bind 0.0.0.0
5. save 900 1
6. save 300 10
7. save 60 10000
9. rdbcompression yes
11. dbfilename dump.rdb
13. dir /data
15. # 关闭 aof 日志备份
16. appendonly no
18. # 启动端口
19. port 6679
21. # 将当前 redis 作为 redis2 的 slave
22. # 由于 docker 使用 host 模式，使用的是宿主机的 ip
23. replicaof 192.168.88.130 6579
25. # 自定义密码
26. requirepass root
28. # 访问 master 节点时需要提供的密码
29. masterauth root
31. replica-announce-ip 192.168.88.130

复制代码

• redis4
  

1. [root@centos redis-cluster]# mkdir redis4/data
2. [root@centos redis-cluster]# vi redis4/redis.conf

复制代码

1. protected-mode no
3. bind 0.0.0.0
5. save 900 1
6. save 300 10
7. save 60 10000
9. rdbcompression yes
11. dbfilename dump.rdb
13. dir /data
15. # 关闭 aof 日志备份
16. appendonly no
18. # 启动端口
19. port 6779
21. # 将当前 redis 作为 redis2 的 slave
22. # 由于 docker 使用 host 模式，使用的是宿主机的 ip
23. replicaof 192.168.88.130 6579
25. # 自定义密码
26. requirepass root
28. # 访问 master 节点时需要提供的密码
29. masterauth root
31. replica-announce-ip 192.168.88.130

复制代码

接下来，我们在目录redis-cluster下新建文件docker-compose.yml：

1. services:
2.   redis0:
3.     image: redis
4.     container_name: redis0
5.     restart: always
6.     privileged: true
7.     network_mode: "host"
8.     volumes:
9.       - /root/docker/redis-cluster/redis0/data:/data
10.       - /root/docker/redis-cluster/redis0/redis.conf:/etc/redis.conf
11.     command:
12.       redis-server /etc/redis.conf
14.   redis1:
15.     image: redis
16.     container_name: redis1
17.     restart: always
18.     privileged: true
19.     network_mode: "host"
20.     volumes:
21.       - /root/docker/redis-cluster/redis1/data:/data
22.       - /root/docker/redis-cluster/redis1/redis.conf:/etc/redis.conf
23.     command:
24.       redis-server /etc/redis.conf
25.     depends_on:
26.       - redis0
28.   redis2:
29.     image: redis
30.     container_name: redis2
31.     restart: always
32.     privileged: true
33.     network_mode: "host"
34.     volumes:
35.       - /root/docker/redis-cluster/redis2/data:/data
36.       - /root/docker/redis-cluster/redis2/redis.conf:/etc/redis.conf
37.     command:
38.       redis-server /etc/redis.conf
39.     depends_on:
40.       - redis0
42.   redis3:
43.     image: redis
44.     container_name: redis3
45.     restart: always
46.     privileged: true
47.     network_mode: "host"
48.     volumes:
49.       - /root/docker/redis-cluster/redis3/data:/data
50.       - /root/docker/redis-cluster/redis3/redis.conf:/etc/redis.conf
51.     command:
52.       redis-server /etc/redis.conf
53.     depends_on:
54.       - redis2
56.   redis4:
57.     image: redis
58.     container_name: redis4
59.     restart: always
60.     privileged: true
61.     network_mode: "host"
62.     volumes:
63.       - /root/docker/redis-cluster/redis4/data:/data
64.       - /root/docker/redis-cluster/redis4/redis.conf:/etc/redis.conf
65.     command:
66.       redis-server /etc/redis.conf
67.     depends_on:
68.       - redis2

复制代码

1. [root@centos redis-cluster]# vi docker-compose.yml
2. [root@centos redis-cluster]# docker-compose up -d

复制代码

摆设完成后，我们使用RDM连接摆设的所有redis：

测试是否连接成功：
redis0:

redis1:

redis2:

redis3、redis4同理。
测试五个主从库读写操纵：
redis0：（可读可写）

redis1、redis2：（可读不可写）
并且我们发现，redis1和redis2举行了主从库同步操纵，纵然我们没有在redis1和redis2中写入name:Monica，但它们和redis0创建连接后，主库会将数据同步给从库

redis3、redis4作为redis2的从库，同理，包含redis2的所有数据。
从RDM中我们也可以直观地看出，我们只对主库举行了一次写操纵，但其连接的所有从库（包括从库的从库）都包含了这个数据：

通过以上验证表明：redis 的“主-从-从”模式集群已经搭建成功。
三、RedisTemplate 操纵 Redis 集群实现读写分离

1、新建项目

我们新建一个SpringBoot项目，项目结构如下：

• 引入依靠
  

1. <dependency>
2.     <groupId>org.springframework.boot</groupId>
3.     <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
4. </dependency>

复制代码

• 配置application.yml文件
  

1. spring:
2.     data:
3.         redis:
4.             # 这里只需配置主节点的信息即可
5.             # RedisTemplate可以从主节点信息中获取从节点信息
6.             host: 192.168.88.130
7.             port: 6379
8.             password: root
9.             jedis:
10.                 pool:
11.                     # 最大连接数
12.                     max-active: 10
13.                     # 最大空闲连接数
14.                     max-idle: 5
15.                     # 最小空闲
16.                     min-idle: 1
17.                     # 连接超时时间（毫秒）
18.                     max-wait: 8000

复制代码

• 对RedisTemplate举行配置
  

1. package com.chen.redisdemo.redisConfig;
3. import io.lettuce.core.ReadFrom;
4. import org.springframework.boot.autoconfigure.data.redis.LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer;
5. import org.springframework.context.annotation.Bean;
6. import org.springframework.context.annotation.Configuration;
7. import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
8. import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
9. import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
11. /**
12. * @version 1.0
13. * @Author feiye
14. * @Date 2024-10-06 12:15
15. * @className RedisConfig
16. * @since 1.0
17. */
18. @Configuration
19. public class RedisConfig {
21.     //你可以将读取策略，设置为 ReadFrom.REPLICA 表示只从 slave 节点读取数据
22.     //然后你把 slave 节点全部停掉，然后看看是否能够读取成功
23.     @Bean
24.     public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer redisClientConfig() {
25.         //配置 redisTemplate 优先从 slave 节点读取数据，如果 slave 都宕机了，则从 master 读取
26.         return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
28.         //配置 redisTemplate 优先从 slave 节点读取数据，如果 slave 都宕机了，则抛出异常
29.         //return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA);
30.     }
32.     @Bean
33.     public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
35.         RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
37.         //默认的Key序列化器为：JdkSerializationRedisSerializer
38.         redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
39.         redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
40.         redisTemplate.setConnectionFactory(connectionFactory);
41.         redisTemplate.setEnableTransactionSupport(true);
42.         return redisTemplate;
43.     }
44. }

复制代码

• 编写测试类
  

1. package com.chen.redisdemo;
3. import org.junit.jupiter.api.Test;
4. import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
5. import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
6. import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
8. @SpringBootTest
9. class RedisDemoApplicationTests {
11.     @Autowired
12.     private RedisTemplate redisTemplate;
14.     @Test
15.     void writeTest() {
16.         redisTemplate.opsForValue().set("name", "Ross");
17.     }
19.     @Test
20.     void getTest() {
21.         Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
22.         if (name != null) {
23.             System.out.println(name.toString());
24.         }
25.     }
27. }

复制代码

2、如何证明 RedisTemplate 是从 Slave 节点中获取数据的？

• 起首我们修改一下 RedisConfig 类中的配置，让 RedisTemplate 只从 Slave 节点读取数据，不从 master 节点读取数据。
  

1. @Bean
2. public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer redisClientConfig() {
3.     //配置 redisTemplate 优先从 slave 节点读取数据，如果 slave 都宕机了，则抛出异常
4.     return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA);
5. }

复制代码

• 然后我们在 Linux 假造机上，执行以下命令，停掉所有 Slave 节点服务：
  

1. [root@centos redis-cluster]# docker-compose stop redis3
2. [+] Stopping 1/1
3. ✔ Container redis3  Stopped                                                                                                                                                                                 0.3s
4. [root@centos redis-cluster]# docker-compose stop redis4
5. [+] Stopping 1/1
6. ✔ Container redis4  Stopped                                                                                                                                                                                 0.2s
7. [root@centos redis-cluster]# docker-compose stop redis2
8. [+] Stopping 1/1
9. ✔ Container redis2  Stopped                                                                                                                                                                                 0.2s
10. [root@centos redis-cluster]# docker-compose stop redis1
11. [+] Stopping 1/0
12. ✔ Container redis1  Stopped

复制代码

然后我们运行getTest()测试类，发现报错：

• 接下来，我们启动redis3或redis4中的任意一个：
  

我们发现，假如主节点和从节点全部宕机，只要启动此中一个从节点，主节点就会同时启动。

• 我们再次启动测试类getTest()：
  

此时已经可以读取了。说明 RedisTemplate 就是从 Slave 节点中读取数据的。
测试完毕。

个人题目记载：

在举行摆设后发现主从库连接失败，详情如下：
redis0：

redis1：

通过docker logs redis0查看日志，排查错误后发现是端口6379被占用。因为在之前我摆设过单机redis，使用了端口6379，但没有将其kill，导致端口被占用
本人采用最粗暴的方法就是直接把容器rm了^^
参考博文：
Redis 主从集群搭建并使用 RedisTemplate 实现读写分离
参考书籍：
《Redis核心技术与实战》

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