面试官介绍一下Redis三种集群模式

　　小码今天去面试。
　　面试官：给我介绍一下Redis集群，
　　小码：啊，平时开发用的都是单机Redis，没怎么用过集群了。
　　面试官：好的，出门右转不谢。
　　小码内心困惑：在小公司业务量也不大，单机的Redis完全够用，也不会发生宕机问题啊。面试要问到Redis集群该怎么办呢？Redis为何要有集群
　　很多小伙伴也有类似的困惑，自己的公司并不大。并发量、访问量要求不高，使用单机Redis就能很好的解决数据请求的问题。为啥要使用集群呢？
　　对于访问量小、并发低的系统，对数据的高可用要求不高的数据，单机部署都能满足需求。但是在大公司，随便一个系统的QPS都是成千上万，对系统的高可用、高并发要求比较高，这个时候就需要要使用Redis集群模式了，Redis有三种集群模式：主从复制模式哨兵模式Cluster模式主从复制模式
　　Redis想要不丢失数据，就需要开始持久化，数据会写入到磁盘中，这样即使服务关闭再重启服务器后，数据也能从硬盘加载到内存中。但是如果服务器的硬盘出现故障，也会导致数据丢失。
　　为了避免硬盘故障问题，需要将数据复制的多个副本上，这样即使一个服务出现故障，其他服务器也能提供数据服务。
　　Redis提供了主从模式，一个主数据库master绑定多个从数据库slave：
　　主数据可以读和写，从数据库一般是只读，主从库之间采用读写分离，主数据库数据更新后同步复制给绑定的从数据库，主从数据库的数据保持一致：
　　数据主从同步原理从数据库启动后，连接主数据库，发送SYNC命令。主数据库接收到SYNC命令后，开始执行BGSAVE命令生成RDB文件并使用缓冲区记录后面执行的所有写命令。主数据库执行完BGSAVE命令之后，向所有从数据库发送RDB文件。从数据库加载RDB文件。主数据将记录的缓存区所有的写命令发送给从数据库，从数据库执行命令。
　　SYNC每次从服务重启，都会请求所以的数据。如果服务宕机再重启还是同步所有的数据，就会造成资源的浪费，所以有了PSYNC命令，PSYNC有完整同步和部分同步，其中完整同步和SYNC一致，而部分同步是根据数据偏移量复制数据。主从复制服务搭建
　　Redis单机搭建可以查看前面写的的教程
　　Centos安装单机Redis
　　首先创建三个文件夹6380、6381、6382：mkdir6380mkdir6381mkdir6382
　　复制redis。conf到这三个文件夹里：cpredis。conf6380cpredis。conf6381cpredis。conf6382
　　配置一主两从，6380为主，6381、6382为从。然后修改redis。conf文件：
　　参数maser（6380）slave1（6381）slave2（6382）port638063816382requirepassrequirepassxxxxrequirepassxxxxrequirepassxxxxslaveofslaveof本机ip6380slaveof本机ip6380masterauthmasterauthxxxmasterauthxxxpidfilepidfileredis6380。pidpidfileredis6381。pidpidfileredis6382。pidlogfilelogfileredis6380。loglogfileredis6381。loglogfileredis6382。log
　　设置了requirepass，就需要设置masterauth，三台服务器的密码需要一致。
　　启动服务器：〔rootinstance3redis〕binredisserver6380redis。conf〔rootinstance3redis〕binredisserver6381redis。conf〔rootinstance3redis〕binredisserver6382redis。conf
　　然后查看进程，如果有以下的显示，说明启动成功了：〔rootinstance3redis〕psefgrepredisroot66521016：28？00：00：00binredisserver：6380root66651016：28？00：00：00binredisserver：6381root66821016：28？00：00：00binredisserver：6382root71884291016：30pts000：00：00grepcolorautoredis
　　进入Redis客户端，使用inforeplication命令查看数据库的信息。
　　master6380：〔rootinstance3redis〕binredisclip6380127。0。0。1：6380authxxxxOK127。0。0。1：6380inforeplicationrole：masterconnectedslaves：2slave0：ip127。0。0。1，port6381，stateonline，offset42，lag0slave1：ip127。0。0。1，port6382，stateonline，offset42，lag1masterreplid：19ca382e3c05014988002a295078687dae9bb92emasterreplid2：0000000000000000000000000000000000000000masterreploffset：42secondreploffset：1replbacklogactive：1replbacklogsize：1048576replbacklogfirstbyteoffset：1replbackloghistlen：42
　　role：master表示6380是主服务器，slave0和salve1表示绑定的从服务器。
　　slave6381：role：slavemasterhost：127。0。0。1masterport：6380masterlinkstatus：upmasterlastiosecondsago：4mastersyncinprogress：0slavereploffset：126slavepriority：100slavereadonly：1connectedslaves：0masterreplid：19ca382e3c05014988002a295078687dae9bb92emasterreplid2：0000000000000000000000000000000000000000masterreploffset：126secondreploffset：1replbacklogactive：1replbacklogsize：1048576replbacklogfirstbyteoffset：1replbackloghistlen：126
　　role：slave表示6381是从服务器，masterhost和masterport表示绑定对应的主服务器。
　　slave6382：role：slavemasterhost：127。0。0。1masterport：6380masterlinkstatus：upmasterlastiosecondsago：1mastersyncinprogress：0slavereploffset：476slavepriority：100slavereadonly：1connectedslaves：0masterreplid：19ca382e3c05014988002a295078687dae9bb92emasterreplid2：0000000000000000000000000000000000000000masterreploffset：476secondreploffset：1replbacklogactive：1replbacklogsize：1048576replbacklogfirstbyteoffset：1replbackloghistlen：476
　　role：slave表示6382是从服务器，masterhost和masterport表示绑定对应的主服务器。
　　主服务器添加数据，再从从服务器获取数据。
　　6380服务器添加数据：127。0。0。1：6380setnamejeremyOK
　　6381服务器获取数据：127。0。0。1：6381getnamejeremy
　　经过以上测试，说明主服务器的数据，从服务器也能同步获取。主从服务都搭建成功。主从模式的优缺点优点主从模式搭建多个服务器，即使单个服务宕机，还能继续服务。读数据压力分解到多个服务器下，大大缓解服务器的压力。缺点主数据库宕机了，宕机后的数据无法同步到从从数据库，导致数据库不一致。主数据库宕机了，无法自动生成新的主机，新的读请求也无法处理。每个服务器都保存相同的信息，比较浪费内存。因为这些问题，SpringBoot也不支持集成Redis主从模式。
　　主从模式最大的问题就是无法处理主数据库宕机问题，也就无法保证Redis的高可用性。这就需要有一个自动的机制处理主数据库宕机问题，这就延伸出下面的模式哨兵模式。哨兵模式
　　当主数据库挂了之后，需要手动设置新的主数据库，其他从数据库都需要重新设置新的主数据。手动切换的成本比较大，还会导致一段时间的服务不可用。这就需要讲上面的手动设置改成自动设置，也就是使用哨兵来配置。
　　哨兵Redis的高可用解决方案，哨兵监控Redis主服务器和绑定的从服务器，如果主服务器宕机了，自动将某个从服务器升级为新的服务器，然后发送通知给其他从服务器。
　　哨兵基本原理
　　哨兵是一个独立的进程，和Redis一样，它也运行一个实例。主要有三个任务：监控：周期给所有的主从数据库发送PING命令，检查主从数据库运行是否正常，在设置downaftermilliseconds毫秒，没有服务响应，就会标记主观下线，当其他哨兵也判断主观下线，判断主观下线的数量达到设置的值后，哨兵之间会进行投票，投票同意后，进行数据库升级。自动切换主从数据库：当上面的投票同意后，会根据一定的规则选取一个从服务器升级成主服务器。更新redis。conf配置文件。通知：完成主服务器升级之后，哨兵通过发布订阅会把新主数据库的连接信息发送给其他从数据库，修改对应配置文件的replicaof命令，和新数据库建立连接，并进行数据复制。哨兵服务搭建
　　在上面的主从模式的基础上添加哨兵，首先从解压文件夹复制sentinel。conf到usrlocalredis文件夹中：cpsentinel。confusrlocalredis
　　修改sentinel。conf文件，需要修改的部分：daemonizeno改成daemonizeyeslogfile改成logfileredis26379。log添加sentinelmonitor，设置成sentinelmonitormymaster127。0。0。163821ip主数据库IPredisport主数据库端口quorum主从切换需要达到主动下线个数如果数据库有密码，添加sentinelauthpassmymaster123456，表示验证密码mymaster哨兵的名称，需要唯一123456数据库密码，所有主从数据库密码需要设置成一致。
　　启动服务器：〔rootinstance3redis〕binredissentinelsentinel。conf
　　查看logfile启动日志：
　　看最后标记的三行，表明哨兵分别监控了主数据库6380、两个从数据库6381、6382。有上面的日志输出表明哨兵已经成功启动。模拟主从切换
　　使用SHUTDOWN命令关闭6380主数据库服务：〔rootinstance3redis〕binredisclip6380127。0。0。1：6380shutdown（error）NOAUTHAuthenticationrequired。127。0。0。1：6380a〔rootinstance3redis〕binredisclip6380127。0。0。1：6380authxxxOK127。0。0。1：6380SHUTDOWN
　　通过psefgrepredis查看6380已经关闭：〔rootinstance3redis〕psefgrepredisroot882210Nov21？00：00：58usrlocalredisbinredisserver：6379root247071010：35？00：00：02binredisserver：6381root275001010：47？00：00：01binredisserver：6382root292471010：54？00：00：03binredissentinel：26379〔sentinel〕root3413117210011：16pts100：00：00grepcolorautoredis
　　查看哨兵日志logfile：
　　表明主服务器从6380成功切换到了6382，sentinel。conf配置文件也修改了主从数据库配置。如果没有切换成功，日志报错failoverabortnogoodslave，可能是没有设置验证密码sentinelauthpass。哨兵模式的优缺点优点哨兵模式是基于主从模式，主从模式的优点，哨兵模式都有。哨兵模式使用独立进程监控服务，自动切换宕机数据库，保障服务的高可用。缺点受限于单个服务器，很难实现单节点在线扩容。每个服务器都保存相同的信息，比较浪费内存。Cluster（官方推荐）集群
　　主从模式和哨兵模式数据库都存储了相同的数据，比较浪费内存。而且当数据量增加时，在单个数据库上很难实现在线扩容。RedisCluster将数据分布存储在不同的节点上，每个节点存储不同的数据。添加节点就能解决扩容问题。
　　RedisCluster翻译就是Redis集群，Redis集群提供分布式解决方案，通过分片将数据拆分到不同的节点上，并提供复制和故障转移功能。使用了水平扩展的方法，将数据分发到不同的数据库中。
　　每个虚线圆都表示一个节点，每个节点都有一个主数据库和多个从数据库。任意两个节点都是相同的（三个节点画图容易误以为是一个环，四个节点容易理解），节点之间都共享数据。分片集群原理
　　Redis分片集群，使用了一种类似于一致性哈希的分片技术哈希槽，每个键都有一个哈希槽的值，Redis集群有16384个哈希嘈，对键的CRC16取模16384计算出哈希槽，以此决定放置的哈希嘈的位置。
　　Redis集群中每个节点都负责一部分哈希嘈，比如，集群有三个节点，其中：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
　　数据根据哈希嘈分配到不同的数据库中，实现数据的分片。这里添加或者减少一个节点就比较容易了。比如，我想添加一个新的节点D，需要将节点A、B、C一部分数据移动到节点D中。而删除一个节点A，就将原来A节点的数据分发到其它节点上。Redis集群主从模式
　　为了保证高可用，RedisCluster也使用了主从模式。节点（上图虚线圆）宕机了，就无法提供继续数据服务了。当节点引入主从模式后，主服务宕机之后，从服务器升级成主服务。但是如果一个节点的所有主从服务服务都宕机了，该节点就无法提供数据服务了。集群模式搭建
　　最小集群必须最少包含三个节点，这里部署使用三个主节点，三个从节点。一共有六个配置文件，端口分别是7001、7002、7003、7004、7005、7006。
　　复制redis。conf配置文件命名redis7001。conf，修改以下字段：端口port7001启用集群模式clusterenabledyes保存其他节点的名称、状态等信息，命名和端口保持一致clusterconfigfilenodes7001。conflogfileredis7001。logdaemonizeyesprotectedmodeno
　　其他五个文件分别复制redis7001。conf文件，文件名分别是：redis7002。confredis7003。confredis7004。confredis7005。confredis7006。conf
　　根据文件名修改修改port、clusterconfigfile、logfile三个属性，比如redis7002。conf的配置修改以下字段：port7001clusterconfigfilenodes7002。conflogfileredis7002。log
　　其他配置文件也修改成对应文件名的字段。
　　启动redis节点：binredisserverredis7001。confbinredisserverredis7002。confbinredisserverredis7003。confbinredisserverredis7004。confbinredisserverredis7005。confbinredisserverredis7006。conf
　　然后查看redis进程：〔rootlocalhostredis〕psefgrepredisroot2478310Nov15？00：07：53binredisserver0。0。0。0：7001〔cluster〕root2479210Nov15？00：07：50binredisserver0。0。0。0：7002〔cluster〕root2480510Nov15？00：07：53binredisserver0。0。0。0：7003〔cluster〕root2481610Nov15？00：07：49binredisserver0。0。0。0：7004〔cluster〕root2482110Nov15？00：07：53binredisserver0。0。0。0：7005〔cluster〕root2483010Nov15？00：07：50binredisserver0。0。0。0：7006〔cluster〕
　　clusterreplicas1参数表示创建一个主节点同时也创建一个从节点。
　　创建redis集群：redisclicluster127。0。0。1：7001127。0。0。1：7002127。0。0。1：7003127。0。0。1：7004127。0。0。1：7005127。0。0。1：7006clusterreplicas1Performinghashslotsallocationon6nodes。。。Master〔0〕Slots05460Master〔1〕Slots546110922Master〔2〕Slots1092316383Addingreplica127。0。0。1：7004to127。0。0。1：7001Addingreplica127。0。0。1：7005to127。0。0。1：7002Addingreplica127。0。0。1：7006to127。0。0。1：7003Tryingtooptimizeslavesallocationforantiaffinity〔WARNING〕SomeslavesareinthesamehostastheirmasterM：9f8616c497aeb89e065c9ed7e260a13a499078eb127。0。0。1：7001slots：〔05460〕（5461slots）masterM：1064be46f6001390b47308fcb90832cb5eff3256127。0。0。1：7002slots：〔546110922〕（5462slots）masterM：c862b3f74904891972debe055edee66d08563f6c127。0。0。1：7003slots：〔1092316383〕（5461slots）masterS：51fa3d61cd6075d8a179ec5402c3d6771592d524127。0。0。1：7004replicatesc862b3f74904891972debe055edee66d08563f6cS：f2a18a3fd5f7097888f31cbbc3878f26699ecd09127。0。0。1：7005replicates9f8616c497aeb89e065c9ed7e260a13a499078ebS：004d9acf71c448d93c8b3211f1fd132dd47cd5e9127。0。0。1：7006replicates1064be46f6001390b47308fcb90832cb5eff3256CanIsettheaboveconfiguration？（typeyestoaccept）：
　　可以看到启动六个节点，三个主节点Master，三个从节点Slave，以及他们之间的主从关系。六个节点，每个节点都生成一个唯一的编码。
　　输入yes
　　最后有以下输出，表示集群搭建成功：〔OK〕Allnodesagreeaboutslotsconfiguration。Checkforopenslots。。。Checkslotscoverage。。。〔OK〕All16384slotscovered。测试集群
　　登录客户端需要带上参数c表示集群环境，否则只能获取单个节点的数据。
　　先在7001添加数据binredisclip7001redis127。0。0。1：7001setnamejeremyOK
　　然后在7002获取数据：binredisclip7002redis127。0。0。1：7002getnameRedirectedtoslot〔5798〕locatedat127。0。0。1：7001OK127。0。0。1：7001getnamejeremy
　　在7002获取数据，redis集群会根据key计算哈希槽的位置，算出数据在7001节点，重定向到7001节点获取数据。添加新节点
　　添加一个新节点，一般是添加一个空节点，将其他节点数据移动该节点数据库中。实现数据库的扩容。binrediscliclusteraddnode127。0。0。1：7006127。0。0。1：7001
　　将新节点地址为第一个参数，集群中随机一个节点地址为第二个参数。上面的命令的表示将新节点127。0。0。1：7006添加到127。0。0。1：7001所在的集群中。删除节点binrediscliclusterdelnode127。0。0。1：7001集群模式的优缺点优点具有高可用，哨兵模式的优点，他都有数据分片，不重复存储数据，占内存小容易实现扩容和缩容总结主从模式：单机宕机或者磁盘出现故障，会导致数据丢失，主从模式将数据复制给多个从服务器上，即使一台数据库宕机了，其他数据也能正常提供数据。主从模式有一台主数据库，多台从数据库的模式。客户端对主数据库进行读写，从数据库只能读操作。启动主从数据库之后，从数据库发送SYNC同步命令给主数据库，主数据库接收到命令之后，生成RDB文件。并且使用缓冲区记录所有写命令。写完毕后发送RDB文件给每个从数据库解析，以及发送缓存写命名给所以从数据库执行。主数据库更新数据后，数据会同步更新到从数据库中。主从模式实现了简单的可用，但是如果主数据库宕机了，手动切换主数据库比较费力，就有了哨兵模式。哨兵模式：根据主从模式无法自动切换问题，就有了哨兵模式。哨兵是一个独立的进程，它主要有三个功能：监控数据库，发现主数据库宕机了，首先标记主观下线，当主观下线数量达到设置的数量时，就会进行投票，通过之后就执行切换主数据库，将一个从数据库升级成主数据库。并通知给其他数据库修改主数据库配置。哨兵模式实现自动切换主数据库，实现了服务的高可用。哨兵模式和主从模式一样，所有数据库都存放相同的数据，比较浪费内存，而且受限于单机数据库，很难实现在线扩容。Cluster模式Redis集群有16384个哈希嘈，对键的CRC16取模16384计算出哈希槽。集群使用分片，使用节点方式，将哈希槽分布在每个节点上。也就讲数据分布存储上不同的节点上。为了保证服务的高可用，每个节点都可以搭建主从。数据库扩容需要添加节点，从新计算哈希嘈，将其他数据库的数据，转移到新节点上。也可以删除节点实现数据库的缩容，删除节点后，该节点的数据也会根据哈希嘈分配到其他节点上。参考ScalingwithRedisClusterhttps：redis。iodocsmanagementscalingHighavailabilitywithRedisSentinelhttps：redis。iodocsmanagementsentinel你了解Redis的三种集群模式吗？https：segmentfault。coma1190000022808576
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