redis 进阶 ---redis 集群（一）：（哨兵、集群）

一、引入：

顶上的图好看不，我觉得挺好看的，好了废话不多说，开搞 💩 ：

之前在的服务器一直一单机的形式呈现，然后就会出现中断啊、宕机等等其他问题，然后用主从复制进行弥补、在主从复制中我们说到，slave 哪怕 1-2 台宕机了，依旧还能够正常工作（slave 数量大于 3）.但是我们在主从复制的时候并没有说到 master 宕机的情况，那 master 宕机了怎么办呢？那我们一起来看看接下来的内容：

二、哨兵

1.定义

哨兵是一个分布式系统，用于对蛀虫结构中的每台服务器进行 监控 ，当出现故障时通过投票机制选择新的 master 并将所有的 slave 连接到 master 上

2.作用

• 监控：
  不断检查 master 与 slave 是否能够正常运行
  master 存活检测，master 与 slave 运行情况检测
• 通知（提醒）：当被监控的服务器出现问题时，向其他（哨兵间、客户端）发送消息
• 自动故障转移：断开 master 与 slave 连接，选取一个 slave 作为 master，将其他 slave 连接到新的 master，并告知客户端新的服务器地址
• PS：哨兵也是一台 redis 服务器，但是它不提供任何的数据服务，哨兵通常配置数量为单数（eg：3 个、5 个、7 个）。

3.配置哨兵

采用一拖二的主从结构、配置三个哨兵（配置相同、端口不同）

conf 文件说明：

port 26379  #端口号
daemonize no   #是否要用守护线程的方式启动
pidfile /var/run/redis-sentinel.pid #进程pid文件
logfile "" #日志文件
dir /tmp   #存储哨兵信息目录
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2  #哨兵监控的主 2代表要至少2个表决挂了
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000  #主多久没响应认为挂了
sentinel parallel-syncs mymaster 1 #一个开始同步，值越小性能压力越小速度越慢
sentinel failover-timeout mymaster 180000  #超时同步设定
sentinel deny-scripts-reconfig yes

4.启动哨兵命令

redis-sentinel sentinel-端口号.conf

图解 ：

1. 启动命令：redis-sentinel sentinel26379.conf。sentinelxx 为配置文件
2. 当前哨兵的 ID
3. 添加了 master，名称 mymaster，ip、slave 数量
4. slave 相关得到信息
5. 启动第一个哨兵时不会出现，我这里启动了三个哨兵，启动后他们之间会进行一个信息的互通之后才会显示

当我们启动哨兵后，对应的 conf 文件也会被自动修改，会增加相关哨兵等的信息

• 修改前：

• 修改后：

5.哨兵工作原理

过程：监控、通知、故障转移

我们先来看一个 redis 运行的图：

**图解：**从图中我们可以看到。在方框外的部分是哨兵正常启动后的界面，它上面有相关的哨兵 id（sentinel ID is ...）之后声明了主机 master 相关信息（moniter master mymaster 127.0.0.1 6379 quarum 2）。接着还有 slave 相关信息（不介绍了）。

然后我们来看框内部分：+sdown 主机停止工作设置主机 127.0.0.1 6379 为 sdown，然后接着确定后标志位改为 +odown。这时候他们开始进行重新挑选 master 工作。看最后倒数三行，最后确定端口 6381 作为 master，6380、6379 作为 slave....

我们看一下详细的一个过程：

阶段一：监控阶段

作用：

• 用于同步各个节点的状态信息
• 获取各个 sentinel 的状态（是否在线）
• 获取 master 的状态与属性（runid、role：master、各个节点的信息）
• 获取所有的 slave 状态（根据 master 中的 slave 信息）其中包括（slave 属性：runid、role：slave、master_host、master_port、offset 等）

上图中：sentinel 需要先连接 master，之后发送 info 指令获取 master 的信息。但是后期 sentinel 还需要与 master 进行信息交换啊。那要怎么办呢？

我们来看看下面这个图（只看红色部分，可能看的有点头疼）

图解:

sentinel 通过 cmd 连接（专门发命令的）与 master 通信。在这个过程中 sentinel 还保存了哨兵的状态（SentinelState）同时在 master 端同时也记录 redis 实例信息（SentinelRedisInstance）。接着 sentinel 接着去连接每一个 slave，全部结束后下一个 sentinel 重复上述的连接过程。之后为了保证多个 sentinel 的信息同步。于是他们建立一个通道进行发布订阅，然后做到互相之间能够信息同步。同时他们为了能够长期信息对称，他们会定时 ping 对方。

阶段二：通知阶段

信息的长期维护的阶段，上图中三个 sentinel 组成一个小的群体，它们之间信息相互互通，redis 服务器在工作的过程中，sentinel 通过他们建立的 cmd 连接，进行获取其工作状态，之后进行信息回传。获取到信息在 sentinel 构成的群体中进行信息互通。

阶段三：故障转移阶段

我们在进行阶段二通知的时候大家有想过这样一个问题吗？万一出现故障怎么办？我们来设想一下这样一个场景。

过程一图解：其中一个 sentinel 给 master 发指令，然后发现 master 一直没回应，他就一直发指令，直到达到范围内回应，sentinel 认为 msater 凉了，然后他就给它一个 SRI_S_DOWN 的标志位，之后回去跟其他的 sentinel 说：“master 凉了，你们去看看（发送：sentinel is-master-down-by...）”。然后其他的 sentinel 发送 hello 没有回应。这时候大家认为 master 确定凉凉了，然后其他的 sentinel 说：“它确实凉了”（sentinel is-master-down-by...），然后就把 master 的标志位从 SRI_S_DOWN 改为 SRI_O_DOWN。

过程二

然后因为 master 宕机了，三个哨兵就需要重新选出一个 master 来，那怎么选呢？

三个哨兵呢，在收到 sentinel is-master-down-by-...\ip\port 等信息后进行一个投票机制，超过半数了，通过以后，被选出得到 sentinel 去挑选新的 master。

过程三：

sentinel 去挑选 master。具体过程与规则见下：

sentinel 挑选 master 的规则:

• 挑选在线的
• 响应快的
• 与原 master 断开的时间短的
• 优先原则：优先级、offset、runid（小）

确定以后发指令：

• 向新的 master 发送 slaveof no one
• 向其他的 slave 发送 slaveof 新的 master ip+port

故事总结：

可能上面的没有基础的看的云里雾里的，接下来用故事来理解吧 😅 。

假设一所学校有三个高度近视的：语文老师（sentinel）、数学老师（sentinel）、英语老师（sentinel）、然后每个班都有一个班长（master）还有许多的学生（slave）。有一天，语文老师去上课，发现没人喊起立了。语文老师就喊：“班长人呢~ ~班长~~”结果没人回应。然后语文老师就去和数学老师、英语老师说：“班长丢了”。这时候数学老师与英语老师去到教师喊道：“班长人呢~班长~~”，结果没人回。之后回来后三个老师就聚在一起讨论，我们要不要挑选一个班长出来。谁去挑选一个班长出来。最后决定语文老师去，语文老师来到教室里说：“我们现在来挑选一个班长，但是有以下条件。。。。有。。。可以优先考虑。。。”。最后从所有学生中挑选出来一个同学作为班长。然后语文老师宣布：“现在得到班长就是它，你们现在要听他的话”然后继续开始上课。。。😇

嗯，虽然有些地方有点不当，例如班长不在 1/2 节课就换个班长这个不现实，但是凑活着点理解把。你就想这个只是一个故事假设，只要班长一不再，一个班总要有班长吧。那咱就换一个就是了 😅

三、集群

大家有想过吗？redis 提供的服务 OPS（即 operation per second 每秒操作次数）可以达到 10 万次每秒，但如果需要 20 万次每秒怎么办？或者是假设单机内存为 256G，可是当前的业务需求最低为 1G 又要怎么办？我们来看看接下来的内容：

1.定义：

使用网络将若干台计算机联通起来，并提供统一的管理方式，使其呈现单机的服务效果。

2.作用：

• 分散单台服务器的访问压力，实现负载均衡
• 分散单台服务器的存储压力，实现可扩展性
• 降低单台服务器宕机带来的业务灾难
• ...

3.redis 集群架构设计

• 数据存储设计：
  在单机中 key，直接放在 redis 存储空间中 ，但是在集群中，要怎么办呢？
  key 经过 CRC16 方法计算出一个值，之后对 16384 取模，之后获取的值就是保存的位置。而 16384 就是将所有的存储空间切割成为 18384 份（被划分后存储空间官方叫： 槽），每台主机保存一部分存储空间（槽）（需要注意这并不是 key 的存储空间）。将计算出的 key 放到对应的存储空间中。
  这时候你有没有想过这样一个问题：一台计算机宕机了怎么办呢或者是新增了怎么办呢？
  如果有新加节点，他会经过计算后将原来的全部进行优化，每个 redis 服务器拿出一部分存储空间（槽）给新的节点。
  

  所谓的增节点、宕机其实就是改变槽所存储的位置不同。但是槽的位置改变了，我们要怎么才能直到槽的位置在哪呢？接着看集群内部通信设计：
  
  图解： 假设我们存在服务器 ABC，他们相互互联、相互通信，保存各个库中槽的编号数据，当 key 去寻找的时候，一次命中则直接返回，如果未命中告知具体的位置，然后查找返回。这样就可以做到顶多 2 次就能命中。

4.redis 集群的搭建

• 配置文件

废话不多说，直接改配置文件：

cluster-enabled yes|no #设置加入cluster，成为其中的节点
cluster-config-file nodes-6379.conf #cluster配置文件名，该文件属于自动生成，仅用于快速查找文件并查询文件内容 #区分不同的配置文件当在不同文件夹下就不会出现冲突，可以不配置。
cluster-node-timeout 10000 #10s判断节点是否下线或者切换为从节点
cluster-migration-barrier <count> #master连接的slave最小数量

• 常用命令

ps -ef |grep redis #查看是否启动
cluster replicate <master-id> #进入第一个节点redis，切换其主节点
cluster meet ip:port  #发现新节点，新增节点
cluster forget <id> #忽略一个没有solt的节点
cluster failover  #手动故障移除

• reids-cli redis6379.conf   #redis6379.conf为我的的启动配置文件 
  

  启动之后查看启动的 redis 服务器，对比起以前多了 cluster 标致：
  

  我在启动过程中提示了不能够使用 redis-trib 进行启动提示使用 redis-cli。因为我用了 redis5 版本：

  redis-cli create 127.0.0.1:6379 127.0.0.1:6380...   --cluster-replicas 1
    #之后输入yes
  

  
  在启动成功之后可以看见下图的一个 master 与 slave 同步信息以及绑定：