Redis进阶：主从复制

2022-03-24 10:29:28 浏览数 (1)

Redis进阶：主从复制

1简介

1.1问题及需求

如下图，当前的三个redis节点实例无法做到高可用，一旦有一台redis服务器宕机之后，那么缓存在这台服务器上的数据就不能使用缓存来获取，还会直接访问数据库，访问请求达到一定数量就会产生雪崩。

对于当前的redis集群架构，需要引入高可用的技术。

高可用架构引入主从复制和主从替换的技术，当某一个主节点宕机或通信不可达的时候，从节点自动顶替完成主节点的功能。架构结构如下图：

1.2CAP理论

CAP理论（CAP theorem），又被称作布鲁尔定律（Brewer’s theorem），是分布式集群中的一个重要理论(面试题)。

  • C：consistency(一致性)
  • A：avalibility(可用性)
  • P：partition(分区)-tolenrence to partition(分区容忍度)

随着数据量增长需求，业务的多元化，分布式结构不可或缺。CAP理论是分布式集群中的基础理论之一。

1.2.1分区

一个分布式系统中，多个系统组成的网络本来是互通的，但是可能因为某种原因导致两个或多个节点间的数据通信断开，整个系统的整体被分割成了若干个区域的过程，叫做分布式系统的分区(分区是常态)。一旦分区出现，数据的修改和查询将受到影响，需要考虑数据一致性。

1.2.2一致性

数据在某个查看的时间点上保持整体一致。如果在数据修改时，对于查看数据的客户端要求数据一致，则必须加锁，实现整体一致性。在修改时，如果要求数据一致性，客户端将在加锁的时间段内不能访问数据，会导致可用性的降低。

1.2.3可用性

客户端的请求在一定时间段内都有回应。

1.2.4分区容忍度

在分区出现的情况下，如果对数据的一致性要求较高，分区容忍度高。如果在分区出现的情况下，对数据的一致性要求低，分区容忍度低。

1.2.5CAP理论的结论

在分布式集群中，只可能同时满足CAP理论中的2个条件

  • CA--无分区，数据一致性可达。
  • CP--数据一致性要求高的分区状态。
  • AP--数据一致性要求低的分区状态(不加锁，可用性提高)。

分布式集群中的CAP理论可以理解为：分区是常态，要求数据一致性会导致可以用性降低；可用性提高，数据一致性就会降低。

两个CP 和 AP的现实场景：

  • 1.支付：需要第三方平台的数据必须和银行一致(支付宝，银行)。
  • 2.抢票：前台的订单下发，但是后台的数据库数据未必立刻修改。

2主从复制结构

redis中可以提供主从复制的结构，master-slave，可以多级复制，如下图：

根据企业的运维经验：主从结构最多2级主从，每个主节点最多6个从节点，否则会导致主从结构不稳定。

3主从复制搭建步骤

3.1移动目录

将redis主要的文件放入/usr/local/bin目录下，这样就可以在全局下使用redis的命令了，操作如下：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 bin]# cd /home/software/redis-6.2.6/src/
[root@lk7 src]# cp redis-server /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cp redis-cli /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cp redis-sentinel /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cp redis-check-aof /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cp redis-check-rdb /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cp redis-benchmark /usr/local/bin/
[root@lk7 src]# cd ..
[root@lk7 redis-6.2.6]# cp redis.conf /usr/local/bin/

3.2准备配置文件

准备主从节点的配置文件：复制redis.conf文件，并改名为需要的文件名。

代码语言：javascript复制
[root@lk7 redis-6.2.6]# cd /usr/local/bin/
[root@lk7 bin]# cp redis.conf masterslave01.conf
[root@lk7 bin]# cp redis.conf masterslave02.conf
[root@lk7 bin]# cp redis.conf masterslave03.conf
[root@lk7 bin]# ll
总用量 47176
-rw-r--r--. 1 root root   93738 2月   6 18:41 masterslave01.conf
-rw-r--r--. 1 root root   93738 2月   6 18:41 masterslave02.conf
-rw-r--r--. 1 root root   93738 2月   6 18:41 masterslave03.conf
-rwxr-xr-x. 1 root root 4830496 1月   2 14:10 redis-benchmark
-rwxr-xr-x. 1 root root 9521744 1月   2 14:09 redis-check-aof
-rwxr-xr-x. 1 root root 9521744 1月   2 14:09 redis-check-rdb
-rwxr-xr-x. 1 root root 5004832 1月   2 14:08 redis-cli
-rw-r--r--. 1 root root   93738 2月   6 18:39 redis.conf
-rwxr-xr-x. 1 root root 9521744 1月   2 14:08 redis-sentinel
-rwxr-xr-x. 1 root root 9521744 1月   2 14:08 redis-server

3.3编辑配置文件

配置文件需要修改的内容如下：

  • bind：注释掉
  • port：分别将多个redis.conf文件中的端口修改成自己定义的端口号，这里使用6381、6382、6383。
  • protected-mode no
  • daemonize yes
  • pid文件名称根据端口修改。

例如：

代码语言：javascript复制
  75 #bind 127.0.0.1 -::1

  94 protected-mode no

  98 port 6381

 257 daemonize yes

 289 pidfile /var/run/redis_6381.pid

另外两个配置文件按照这个修改即可。

3.4启动redis服务

分别启动对应文件的redis服务，命令如下：

代码语言：javascript复制
redis-server 文件名

启动服务如下：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 bin]# redis-server masterslave01.conf 
[root@lk7 bin]# redis-server masterslave02.conf 
[root@lk7 bin]# redis-server masterslave03.conf 
[root@lk7 bin]#

3.5查看状态信息

首先进入redis客户端，进入客户端的命令如下：

代码语言：javascript复制
# 查看帮助信息
redis-cli --help
# 使用端口登录
redis-cli -p port

登录操作如下：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6381
127.0.0.1:6381> exit
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6382
127.0.0.1:6382> exit
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6383
127.0.0.1:6383>

使用info命令查看当前客户端信息，此命令查看的是所有信息。

想要单独查看replication信息，可使用如下命令：

代码语言：javascript复制
128.127.0.0.1:6383> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:399d90db2653e317cd69c504b326a870c2e1fb57
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:0
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

3.6配置主从结构

调用客户端命令启动一主两从结构：

主从节点分配：

  • 主节点：6381。
  • 从节点：6382、6383。

主节点不需要配置，只需要配置从节点即可，在从节点客户端执行如下命令：

代码语言：javascript复制
slaveof host port(云主机的主节点ip需要使用内网地址)

执行当前节点挂接的主节点ip和端口。

操作如下：

代码语言：javascript复制
127.0.0.1:6383> slaveof 192.168.106.171 6381
OK
127.0.0.1:6383> exit
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6382
127.0.0.1:6382> slaveof 192.168.106.171 6381
OK
127.0.0.1:6382>

3.7查看配置信息

挂接完成返回ok查看主节点和从节点的replication变化内容。

6381主节点内容：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 ~]# redis-cli -p 6381
127.0.0.1:6381> info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.106.171,port=6382,state=online,offset=182,lag=0
slave1:ip=192.168.106.171,port=6383,state=online,offset=182,lag=0
master_failover_state:no-failover
master_replid:869898c1c73e200eeca0bcb41666811836fdf2e5
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:182
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:182
127.0.0.1:6381>

6382、6383从节点内容：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6382
127.0.0.1:6382> slaveof 192.168.106.171 6381
OK
127.0.0.1:6382> info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.106.171
master_port:6381
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:10
master_sync_in_progress:0
slave_read_repl_offset:280
slave_repl_offset:280
slave_priority:100
slave_read_only:1
replica_announced:1
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:869898c1c73e200eeca0bcb41666811836fdf2e5
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:280
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:280
127.0.0.1:6382>

[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6383
127.0.0.1:6383> info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.106.171
master_port:6381
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:4
master_sync_in_progress:0
slave_read_repl_offset:126
slave_repl_offset:126
slave_priority:100
slave_read_only:1
replica_announced:1
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:869898c1c73e200eeca0bcb41666811836fdf2e5
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:126
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:99
repl_backlog_histlen:28
127.0.0.1:6383>

4主从复制测试

4.1同步数据测试

首先登录主节点，然后进行如下测试：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 bin]# redis-cli -p 6381
127.0.0.1:6381> auth 123
OK
127.0.0.1:6381> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6381> set name xujd
OK
127.0.0.1:6381> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6381> get name
"xujd"
127.0.0.1:6381> flushall
OK
127.0.0.1:6381>

127.0.0.1:6382> keys * 
1) "name"
127.0.0.1:6382> get name
"xujd"
127.0.0.1:6382> 

127.0.0.1:6383> keys *
1) "name"
127.0.0.1:6383> get name
"xujd"
127.0.0.1:6383>

4.2测试从节点写数据

在两个从节点都写入东西，操作如下：

代码语言：javascript复制
127.0.0.1:6382> set age 18
(error) READONLY You can't write against a read only replica.
127.0.0.1:6382> 

127.0.0.1:6383> set age 18
(error) READONLY You can't write against a read only replica.
127.0.0.1:6383>

写入都是失败的。

4.3测试主从结构的高可用HA

将主节点宕机查看从节点的状态。操作如下：

代码语言：javascript复制
[root@lk7 ~]# ps -ef | grep redis
root       7091      1  0 20:23 ?        00:00:00 redis-server *:6381
root       7101      1  0 20:23 ?        00:00:00 redis-server *:6382
root       7109      1  0 20:23 ?        00:00:00 redis-server *:6383
root       7185   1691  0 20:24 pts/1    00:00:00 redis-cli -p 6382
root       7277   7238  0 20:26 pts/2    00:00:00 redis-cli -p 6383
root       7605   7331  0 20:32 pts/3    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@lk7 ~]# kill -9 7091
[root@lk7 ~]# ps -ef | grep redis
root       7101      1  0 20:23 ?        00:00:00 redis-server *:6382
root       7109      1  0 20:23 ?        00:00:00 redis-server *:6383
root       7185   1691  0 20:24 pts/1    00:00:00 redis-cli -p 6382
root       7277   7238  0 20:26 pts/2    00:00:00 redis-cli -p 6383
root       7629   7331  0 20:32 pts/3    00:00:00 grep --color=auto redis
[root@lk7 ~]# 

127.0.0.1:6382> info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.106.171
master_port:6381
master_link_status:down
master_last_io_seconds_ago:-1
master_sync_in_progress:0
slave_read_repl_offset:658
slave_repl_offset:658
master_link_down_since_seconds:30
slave_priority:100
slave_read_only:1
replica_announced:1
connected_slaves:0
master_failover_state:no-failover
master_replid:869898c1c73e200eeca0bcb41666811836fdf2e5
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:658
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:658
127.0.0.1:6382>

经过观察发现，主节点宕机，从节点并不会自动顶替主节点工作，高可用测试失败。

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