08 Redis之集群的搭建和复制原理+哨兵机制+CAP定理+Raft算法

5 Redis 集群

2.8版本之前, Redis采用主从集群模式. 实现了数据备份和读写分离

2.8版本之后, Redis采用Sentinel哨兵集群模式 , 实现了集群的高可用

5.1 主从集群搭建

首先, 基本所有系统 , “读” 的压力都大于 “写” 的压力

Redis 的主从集群是一个“一主多从”的读写分离集群(运用哨兵机制后会升级为3主多从)。
集群中的 Master 节点负责处理客户端的读写请求，而 Slave 节点仅能处理客户端的读请求。

一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点)，但一个从节点只能有一个主节点。

5.1.0 集群节点数总是建议为奇数

首先，集群必须有过半的机器是正常工作的，整个集群才可对外服务。

那么我们列举一些情况，来看看在这些情况下集群的容错性。

如果有2个节点，那么只要挂掉1个节点，集群就不可用了。此时，集群对的容忍度为0；
如果有3个节点，那么挂掉1个节点，还有剩下2个正常节点，超过半数，可以重新选举，正常服务。此时，集群的容忍度为1；
如果有4个节点，那么挂掉1个节点，剩下3个，超过半数，可以重新选举。但如果再挂掉1个，只剩下2个，就无法正常选举和服务了。此时，集群的容忍度为1；
依次类推，5个节点，容忍度为2；6个节点容忍度同样为2；

也就是2n和2n-1的容忍度是一样的，都是n-1。那么，为了节省资源，集群当然选择奇数节点。

5.1.1 伪集群搭建与配置

在采用单线程 IO 模型时，为了提高处理器的利用率，一般会在一个主机中安装多台 Redis，构建一个 Redis 主从伪集群。当然，搭建伪集群的另一个场景是，在学习 Redis，而学习用主机内存不足以创建多个虚拟机。

下面要搭建的读写分离伪集群包含一个 Master 与两个 Slave。它们的端口号分别是：6380、 6381、6382。

5.1.1.1 在集群文件夹中创建公共redis.conf文件

1. 在 redis 安装目录中 mkdir 一个目录，名称随意。这里命名为 cluster。

2. 然后将 redis.conf文件复制到 cluster 目录中。称为公共conf

尽管一主两从主机会有自己的conf文件, 且配置各不相同. 但他们三者之间配置相同的地方, 就放到这个公共conf文件中.

稍后各台结点使用include命令将公共conf文件包含进自己特有的conf文件中

5.1.1.2 修改 redis.conf文件

1. masterauth
   

2. repl-disable-tcp-nodelay

5.1.1.3 新建每个节点自己的conf文件并启动

1. 在cluster下新建三个 redis 配置文件, 分别为 redis6380.conf， redis6381.conf , redis6382.conf. 其内容如下

#将公共conf文件包含进来
include redis.conf
#分配不同的pid与端口
pidfile /var/run/redis_6380.pid
port 6380
#指定RDB和AOF持久化文件的文件名
dbfilename dump6380.rdb
appendfilename appendonly6380.aof
#若master挂了 , 这个salve被选举为master的优先级
#默认是100 , 越小越高.
#例外是0. 若设为0, 指定该主机永远不能当master
replica-priority 90

# logfile access6380.log

include redis.conf
pidfile /var/run/redis_6381.pid
port 6381
dbfilename dump6381.rdb
appendfilename appendonly6381.aof
replica-priority 80
# logfile access6381.log

include redis.conf
pidfile /var/run/redis_6382.pid
port 6382
dbfilename dump6382.rdb
appendfilename appendonly6382.aof
replica-priority 70
# logfile access6382.log

2. 使用三个配置文件分别启动三台redis
   

5.1.1.4 设置主从关系

再打开三个会话框，分别使用客户端连接三台 Redis。

1. 通过redis-cli -p 指定端口号, 进而指定进入哪个redis 的命令行
2. 在三台节点的命令行分别输入 info replication命令 , 可发现三台节点的 role 都是 master
3. 通过 slaveof 命令，指定 6380的 Redis 为 Master。 其中127.0.0.1是本地环回地址, 意为三台节点同属一个ip地址
   
4. 在三台节点的命令行分别输入 info replication命令 ,
   可发现81和82的 role 已经变为 slave, 且带有master的信息
   80端口会显示所有从节点的信息
   

5.1.1.5 主从集群的性质

1. 在80端口set几个键值对, 在81和82端口上可以正常查询到
2. 在82/83端口set键值对时, 会报错. 因为从节点不允许写
   
3. 尽管从节点关机不会影响整个集群的正常的工作, 但每次从节点的重新启动后 , 都要重新用slaveof命令将从节点纳入集群.

5.1.2 分级管理

若 Redis 主从集群中的 Slave 较多时，它们的数据同步过程会对 Master 形成较大的性能压力。此时可以对这些 Slave 进行分级管理。
设置方式很简单，只需要让低级别 Slave 指定其 slaveof 的主机为其上一级 Slave 即可。不过，上一级 Slave 的状态仍为 Slave，只不过，其是更上一级的 Slave。

5.1.3 容灾冷处理

在 Master/Slave 的 Redis 集群中，若 Master 出现宕机怎么办呢？
有两种处理方式，一种是通过手工角色调整，使 Slave 晋升为 Master 的冷处理；一种是使用哨兵模式，即热处理 , 来实现 Redis集群的高可用 HA(High Availability)

但无论 Master 是否宕机，Slave 都可通过 slaveof no one 将自己由 Slave 晋升为 Master。如果其原本就有下一级的 Slave，那么，其就直接变为了这些 Slave 的真正的 Master 了。而原来的 Master 也会失去这个原来的 Slave。

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5.2 主从复制

主从复制，是指将master节点的数据，复制到slave节点中, 发生在slaveof命令之后。

数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

中小项目未必会做Redis 的集群，但是至少都做了主从()

集群和主从的概念区别?
集群是多台机器做同一件事情(高性能HPC) 或