redis实现主从复制

 前面说到了redis在单机的模式下是可以数据持久化的，但是不可以解决单点失败的问题，当单台redis服务器出现问题时，就可能会造成数据的丢失；想要解决这个问题的话我们可以使用Redis的主从模式这也是Redis集群最简单的实现方式，这篇文章我就来简单部署一个Redis主从架构，我准备了3台ubuntu1804的主机，IP地址分别为10.0.0.{101,102,103},主机名分别为master，slave1，slave2。
1、脚本安装redis

1. #！/bin/bash
2. #REDIS_VERSION=redis-7.0.5
3. #REDIS_VERSION=redis-7.0.3
4. #REDIS_VERSION=redis-6.2.6
5. REDIS_VERSION=redis-5.0.14
6. #REDIS_VERSION=redis-4.0.14
7. REDIS_URL=http://download.redis.io/releases
8. PASSWORD=123456
9. INSTALL_DIR=/apps/redis
12. CPUS=`lscpu |awk '/^CPU\(s\)/{print $2}'`
13. . /etc/os-release
15. color () {
16.     RES_COL=60
17.     MOVE_TO_COL="echo -en \\033[${RES_COL}G"
18.     SETCOLOR_SUCCESS="echo -en \\033[1;32m"
19.     SETCOLOR_FAILURE="echo -en \\033[1;31m"
20.     SETCOLOR_WARNING="echo -en \\033[1;33m"
21.     SETCOLOR_NORMAL="echo -en \E[0m"
22.     echo -n "$1" && $MOVE_TO_COL
23.     echo -n "["
24.     if [ $2 = "success" -o $2 = "0" ] ;then
25.         ${SETCOLOR_SUCCESS}
26.         echo -n $"  OK  "
27.     elif [ $2 = "failure" -o $2 = "1"  ] ;then
28.         ${SETCOLOR_FAILURE}
29.         echo -n $"FAILED"
30.     else
31.         ${SETCOLOR_WARNING}
32.         echo -n $"WARNING"
33.     fi
34.     ${SETCOLOR_NORMAL}
35.     echo -n "]"
36.     echo
37. }
40. prepare(){
41.     if [ $ID = "centos" -o $ID = "rocky" ];then
42.         yum  -y install gcc make jemalloc-devel systemd-devel
43.     else
44.         apt update
45.         apt -y install  gcc make libjemalloc-dev libsystemd-dev
46.     fi
47.     if [ $? -eq 0 ];then
48.         color "安装软件包成功"  0
49.     else
50.         color "安装软件包失败，请检查网络配置" 1
51.         exit
52.     fi
53. }
54. install() {
55.     if [ ! -f ${REDIS_VERSION}.tar.gz ];then
56.         wget ${REDIS_URL}/${REDIS_VERSION}.tar.gz || { color "Redis 源码下载失败" 1 ; exit; }
57.     fi
58.     tar xf ${REDIS_VERSION}.tar.gz -C /usr/local/src
59.     cd /usr/local/src/${REDIS_VERSION}
60.     make -j $CUPS USE_SYSTEMD=yes PREFIX=${INSTALL_DIR} install && color "Redis 编译安装完成" 0 || { color "Redis 编译安装失败" 1 ;exit ; }
62.     ln -s ${INSTALL_DIR}/bin/redis-*  /usr/bin/
64.     mkdir -p ${INSTALL_DIR}/{etc,log,data,run}
66.     cp redis.conf  ${INSTALL_DIR}/etc/
68.     sed -i -e 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/'  -e "/# requirepass/a requirepass $PASSWORD"  -e "/^dir .*/c dir ${INSTALL_DIR}/data/"  -e "/logfile .*/c logfile ${INSTALL_DIR}/log/redis-6379.log"  -e  "/^pidfile .*/c  pidfile ${INSTALL_DIR}/run/redis_6379.pid" ${INSTALL_DIR}/etc/redis.conf
71.     if id redis &> /dev/null ;then
72.          color "Redis 用户已存在" 1
73.     else
74.          useradd -r -s /sbin/nologin redis
75.          color "Redis 用户创建成功" 0
76.     fi
78.     chown -R redis.redis ${INSTALL_DIR}
80.     cat >> /etc/sysctl.conf <<EOF
81. net.core.somaxconn = 1024
82. vm.overcommit_memory = 1
83. EOF
84.     sysctl -p
85.     if [ $ID = "centos" -o $ID = "rocky" ];then
86.         echo 'echo never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' >> /etc/rc.d/rc.local
87.         chmod +x /etc/rc.d/rc.local
88.         /etc/rc.d/rc.local
89.     else
90.         echo -e '#!/bin/bash\necho never > /sys/kernel/mm/transparent_hugepage/enabled' >> /etc/rc.local
91.         chmod +x /etc/rc.local
92.         /etc/rc.local
93.     fi
96. cat > /lib/systemd/system/redis.service <<EOF
97. [Unit]
98. Description=Redis persistent key-value database
99. After=network.target
101. [Service]
102. ExecStart=${INSTALL_DIR}/bin/redis-server ${INSTALL_DIR}/etc/redis.conf --supervised systemd
103. ExecStop=/bin/kill -s QUIT \$MAINPID
104. Type=notify
105. User=redis
106. Group=redis
107. RuntimeDirectory=redis
108. RuntimeDirectoryMode=0755
109. LimitNOFILE=1000000
111. [Install]
112. WantedBy=multi-user.target
114. EOF
115.      systemctl daemon-reload
116.      systemctl enable --now  redis &> /dev/null
117.      if [ $? -eq 0 ];then
118.          color "Redis 服务启动成功,Redis信息如下:"  0
119.      else
120.          color "Redis 启动失败" 1
121.          exit
122.      fi
123.      sleep 2
124.      redis-cli -a $PASSWORD INFO Server 2> /dev/null
125. }
127. prepare
129. install<br><br>#查看redis是否启用

复制代码

[root@slave2 ~]#systemctl status redis.service
● redis.service - Redis persistent key-value database
     Loaded: loaded (/lib/systemd/system/redis.service; enabled; vendor preset: enabled)
     Active: active (running) since Wed 2022-11-02 15:14:08 CST; 10min ago
   Main PID: 12529 (redis-server)
      Tasks: 4 (limit: 2236)
     Memory: 1.7M
     CGroup: /system.slice/redis.service
             └─12529 /apps/redis/bin/redis-server 0.0.0.0:6379
11月 02 15:14:08 ubuntu2004 systemd[1]: Starting Redis persistent key-value database...
11月 02 15:14:08 ubuntu2004 systemd[1]: Started Redis persistent key-value database.
2、Redis主从复制

 
Redis的主从模式是可以实现Redis的数据跨主机备份，在配置主从的时候，从节点是需要开启数据持久化并设置和主节点同样的连接密码。

 
 
 
 2.1、默认redis状态

刚安装好后的redis三台机器都是master状态，可以进到客户端查询一下
 
 

 
 
 2.2、实现Redis主从复制

 实现Redis的主从复制是有两种方式的，一种你可以通过命令行来配置，这样配置的话是临时生效，命令行配置的话重启Redis服务就没有用了，但是同步过来的数据还是会保留的；另一种就是修改redis的配置文件来使其生效，这样的话即使重启redis服务主从的关系还在的。
2.2.1客户端命令行配置

准备点数据

1. [root@master ~]#redis-cli -a 123456
2. Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
3. 127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v1 k3 v3
4. OK
5. 127.0.0.1:6379> dbsize
6. (integer) 3

复制代码

使用命令行启用主从

1. 127.0.0.1:6379> replicaof 10.0.0.101 6379
2. OK
3. 127.0.0.1:6379> INFO replication
4. # Replication
5. role:slave   #角色已经变成了slave，但是状态还是down，这时需要设置下主节点的连接密码才能变成up
6. master_host:10.0.0.101
7. master_port:6379
8. master_link_status:down
9. master_last_io_seconds_ago:-1
10. master_sync_in_progress:0
11. slave_repl_offset:1
12. master_link_down_since_seconds:1667376380
13. slave_priority:100
14. slave_read_only:1
15. connected_slaves:0

复制代码

slave2节点同样操作

 
 
 在master节点查看主从状态
 
 
 
 查看连接状态

 
 
 复制测试，发现之前的数据已经同步过来了

 
 
 
 
 
 取消主从同步
我们是可以通过从节点执行replicaof no one命令即可取消主从复制，修改完后角色会变成master，并且之前同步的数据是不会丢的。

 
 
 2.2.2修改配置文件

我们在前面使用了命令行实现了主从复制，命令行配置是有缺陷的，当从节点的redis服务重启后就失效了；为了解决这个缺陷我们可以将命令行配置的内容加到配置文件中，在重启一下redis服务让其读取配置文件。

1. [root@slave2 ~]#echo -e "replicaof 10.0.0.101 6379\nmasterauth 123456" >> /apps/redis/etc/redis.conf
2. [root@slave2 ~]#tail -2 /apps/redis/etc/redis.conf
3. replicaof 10.0.0.101 6379
4. masterauth 123456<br>

复制代码

1. [root@slave2 ~]#systemctl restart redis.service

复制代码

登录上去查看主从关系

 
 
 3、主从复制故障与恢复

3.1、从节点故障与恢复

当从节点出现故障时，只需将Redis客户端指向其他的从节点就可以了，并不会对整体的架构的读操作进行太大的影响，即使所有的从节点出现故障，也可以直接访问主节点进行读的操作；不过一般从节点出现故障后，除了一些特殊情况一般都会尽快的修复好，从而减轻其他节点的工作负载。

 
3.2、主节点故障与恢复

当我们的主节点故障时，我们可以将一个从节点提升为新的主节点，在将另一个从节点指向到新的主节点，当原来的主节点修复好了后，把Redis服务起来后会发现恢复到了单机的状态，并且只有之前的数据。过程和之前一样我就不做演示了。
如果现在想要将原的主节点变成现有的主从架构的从节点，这样的话就可以将新的主节点（slave1）的数据同步过来了；但是想要保持之前的原节点不变的话，就需要将现在的主从架构中的节点都指向原节点，并且刚刚新增的key也就会丢失；这里我们可以保持原先的master节点为主节点为例，这里可以把slave2设置成原master节点的从节点，我们也是可以直接把现在新主节点（slave1）设置成原master节点的从节点，这样的话就形成了级联复制，这样的话slave可以不用修改配置，这样的话slave2是从slave1来同步数据，而slave1从master节点同步数据。
4、主从复制的优化

 4.1、主从复制过程

  Redis主从复制可以分为全量同步和增量同步。
4.1.1、全量复制的过程


第一次都是需要主从同步是全量同步的，主从同步可以让从节点到主节点进行同步数据，而且从节点也可以有从节点，也就是前面演示的级联复制的架构；
  Redis的主从同步是非阻塞的，master节点收到从服务器的psync(在2.8版本之前是SYNC)命令,会fork一个子进程在后台执行bgsave命令，并将新写入的数据先写入到一个缓冲区中，bgsave执行完成之后,再将生成的RDB文件发送给slave节点，然后master节点再将缓冲区的内容以redis协议格式再全部发送给slave节点，slave节点先删除旧数据,slave节点将收到后的RDB文件载入自己的内存，再加载所有收到缓冲区的内容，从而这样一次完整的数据同步。
  Redis全量复制一般发生在Slave首次初始化阶段，这时Slave需要将Master上的所有数据都复制一份。
4.1.2、增量复制的过程


 
 
 在全量同步之后再次需要同步时,从服务器只要发送当前的offset位置(等同于MySQL的binlog的位置)给主服务器，然后主服务器根据相应的位置将之后的数据(包括写在缓冲区的积压数据)发送给从服务器,再次将其保存到从节点内存即可。
 4.1.3、主从同步完整过程

• 从服务器连接主服务器，发送PSYNC命令。
  
• 当主服务器接收到PSYNC命令后，开始执行BGSAVE命令生成RDB快照文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令。
  
• 当主服务器BGSAVE执行完后，向所有从服务器发送RDB快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令。
  
• 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照至内存。
  
• 主服务器快照发送完毕后,开始向从服务器发送缓冲区中的写命令。
  
• 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令。
  
• 后期同步会先发送自己slave_repl_offset位置，只同步新增加的数据，不再全量同步。
  

 
4.2、主从复制的主要事项

4.2.1、避免全量复制

 

• 第一次的全量复制是没法避免的，后续的全量复制是可以利用小主节点（内存小），尽量在业务低峰时进行全量复制；
  
• 在主节点重启后会发现运行的ID发生了变化，可能会触发全量复制，可以利用故障转移，例如哨兵或者集群的方式，而从节点重启的话是不会导致全量复制的；
  
• 当复制积压缓冲区不足时，主节点生成的新数据大与缓冲区的大小，从节点恢复和主节点连接后，这样会导致全量复制，这个是可以修改repl-backlog-size的值来解决，将其值调大。
  

4.2.2、避免复制的风暴

单主节点复制的风暴：当主节点重启后，多个从节点会同时从主节点复制数据，这样的话是会带来复制风暴，解决方式可以更换复制的架构，比如可以使用级联复制的架构。

 
单机器多实例的复制风暴：当服务器出现宕机时，后面有修复了，这样的话就会进行大量的全量复制，并引发复制风暴，解决的方法是主节点分散多机器。
 
 
 
 
 4.3、主从复制优化配置

1. repl-diskless-sync no # 是否使用无盘同步RDB文件，默认为no，no为不使用无盘，需要将RDB文件保存到磁盘后再发送给slave，yes为支持无盘，支持无盘就是RDB文件不需要保存至本地磁盘，而且直接通过socket文件发送给slave
3. repl-diskless-sync-delay 5 #diskless时复制的服务器等待的延迟时间
5. repl-ping-slave-period 10 #slave端向server端发送ping的时间间隔，默认为10秒
7. repl-timeout 60 #设置主从ping连接超时时间,超过此值无法连接,master_link_status显示为down,并记录错误日志
9. repl-disable-tcp-nodelay no #是否启用TCP_NODELAY，如设置成yes，则redis会合并小的TCP包从而节省带宽， 但会增加同步延迟（40ms），造成master与slave数据不一致，假如设置成no，则redis master会立即发送同步数据，没有延迟，yes关注网络性能，no关注redis服务中的数据一致性
11. repl-backlog-size 1mb #master的写入数据缓冲区，用于记录自上一次同步后到下一次同步过程中间的写入命令，计算公式：repl-backlog-size = 允许从节点最大中断时长 * 主实例offset每秒写入量，比如master每秒最大写入64mb，最大允许60秒，那么就要设置为64mb*60秒=3840MB(3.8G),建议此值是设置的足够大
13. repl-backlog-ttl 3600 #如果一段时间后没有slave连接到master，则backlog size的内存将会被释放。如果值为0则 表示永远不释放这部份内存。
15. slave-priority 100 #slave端的优先级设置，值是一个整数，数字越小表示优先级越高。当master故障时将会按照优先级来选择slave端进行恢复，如果值设置为0，则表示该slave永远不会被选择。
17. min-replicas-to-write 1 #设置一个master的可用slave不能少于多少个，否则master无法执行写
19. min-slaves-max-lag 20 #设置至少有上面数量的slave延迟时间都大于多少秒时，master不接收写操作(拒绝写入)

复制代码

5、常见主从复制故障

5.1、master密码不对  

即主节点在Redis配置文件中设置的requirepass部分，从节点在执行主从同步命令时或者修改配置文件时未添加正确，则会导致无法建立主从同步关系。
5.2、redis版本不一致  

不同的redis大版本之间是会存在兼容性的问题的，例如大版本3和大版本4之间，大版本4和大版本5之间，因此各master节点和slave节点之间必须保持版本的一致。
5.3、无法远程连接  

当在开启了安全模式的情况下，没有设置bind地址或者密码的话，外部是访问不了的，也就是没办法远程连接。
5.4、配置不一致

• 当主从节点的maxmemory不一致，主节点的内存大雨从节点的内存时，这样就可能会出现主从复制丢失数据的情况。
  
• 主从节点的rename-command命令不一致，例如在主节点定义了flushall,flushdb,而在从节点上没有定义，这样的话在主节点执行flushall或者flushdb的话，在从节点的数据是没有同步的。
  

 

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