Redis 三种集群模式详解

前言

        在现代分布式系统架构中，缓存层的高可用性和扩展性至关重要。Redis 作为最流行的内存数据库之一，提供了多种集群模式来满足不同场景下的需求。无论是简单的数据备份还是大规模分布式部署，Redis 都能提供相应的解决方案。本文将详细介绍 Redis 的三种主流集群模式：主从复制、哨兵模式 和 Cluster 集群模式，帮助读者理解每种模式的工作原理、适用场景及实践方法，为构建稳定可靠的 Redis 架构提供指导。

1 Redis 三种模式概述

        Redis 集群支持三种模式：主从复制、哨兵模式和Cluster集群模式。它们分别适用于不同的高可用和分布式需求场景。

主从复制（Replication）

• 基础高可用方案，支持数据多机备份和读操作的负载均衡。

• 缺点：故障恢复需手动；写操作无法负载均衡；存储受单机限制。

哨兵模式（Sentinel）

• 在主从复制基础上实现自动故障恢复。

• 缺点：写操作无法负载均衡；存储受单机限制；从节点故障需额外处理。

集群模式（Cluster）

• 完善的分布式高可用方案，支持写负载均衡和突破单机存储限制。

---

2 Redis 主从复制

2.1 主从复制的作用

• 数据冗余：热备份机制

• 故障恢复：从节点可快速替代主节点

• 负载均衡：读写分离提升读并发能力

• 高可用基础：哨兵和集群模式的基础

2.2 主从复制流程

1. Slave 发送 SYNC 命令请求同步

2. Master 启动后台进程生成RDB快照，并缓存写命令

3. Master 发送RDB文件至Slave，Slave加载到内存

4. Master 发送缓存的写命令至Slave

5. 多个Slave连接时，Master统一处理并分发数据

2.3 搭建示例（Master: 192.168.10.77，Slaves: 192.168.10.88/99）

bash

#环境准备（关闭防火墙和增强功能）
systemctl stop firewalld
setenforce 0# 安装Redis
yum install -y gcc gcc-c++ make
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.7.tar.gz
tar zxvf redis-5.0.7.tar.gz -C /opt/
cd /opt/redis-5.0.7/
make && make PREFIX=/usr/local/redis install
cd /opt/redis-5.0.7/utils
./install_server.sh                #一直回车
若出现
Please select the redis executable path []
则在后面加上 /usr/local/redis/bin/redis-server#创建软链接，便于系统识别
ln -s /usr/local/redis/bin/* /usr/local/bin/# Master配置（/etc/redis/6379.conf）
bind 0.0.0.0
daemonize yes
logfile /var/log/redis_6379.log
dir /var/lib/redis/6379
appendonly yes# Slave配置
bind 0.0.0.0
daemonize yes
logfile /var/log/redis_6379.log
dir /var/lib/redis/6379
appendonly yes
replicaof 192.168.10.23 6379   # 添加此行指向Master#配置完后重启服务
/etc/init.d/redis_6379 restart# 在Master节点上验证主从
redis-cli info replication

---

3. Redis 哨兵模式

3.1 哨兵功能

• 监控：检查节点健康状态

• 自动故障转移：Master宕机时自动提升Slave为新Master

• 通知：向客户端发送故障转移结果

3.2 故障转移机制

1. 哨兵通过心跳检测判断节点状态

2. 主观下线 → 客观下线（需多数哨兵确认）

3. Raft算法选举Leader哨兵

4. Leader执行故障转移：

   1. 选择健康Slave提升为新Master

   2. 切换其他节点指向新Master

   3. 通知客户端

3.3 搭建示例

bash

# 哨兵配置（sentinel.conf）
protected-mode no
port 26379
daemonize yes
logfile "/var/log/sentinel.log"
dir "/var/lib/redis/6379"
sentinel monitor mymaster 192.168.10.23 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
sentinel failover-timeout mymaster 180000# 启动哨兵
redis-sentinel sentinel.conf &# 验证
redis-cli -p 26379                #哨兵默认运行在端口26379
info Sentinel

4、故障模拟#查看redis-server 进程号
kill -9 进程号#验证结果
tail -f /var/log/sentinel.log#查看master是否被切换
redis-cli -p 26379 INFO Sentinel

---

4. Redis 集群模式（Cluster）

4.1 集群特性

• 数据分片：16384个哈希槽分散到多个节点

• 高可用：支持主从复制和自动故障转移

4.2 数据分片原理

• 每个Key通过CRC16校验后取模16384决定所属哈希槽

• 示例三节点集群：

  • 节点A：0-5460

  • 节点B：5461-10922

  • 节点C：10923-16383

4.3 搭建示例（例：在一台服务器上操作 6节点 3主3从）

bash

# 创建节点目录
mkdir -p /etc/redis/redis-cluster/redis600{1..6}
for i in {1..6}
do
cp /opt/redis-5.0.7/redis.conf /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
cp /opt/redis-5.0.7/src/redis-cli /opt/redis-5.0.7/src/redis-server /etc/redis/redis-cluster/redis600$i
done# 配置示例（redis6001/redis.conf）
port 6001                                #92行，修改，redis监听端口
#bind 127.0.0.1                            #69行，注释掉bind 项，默认监听所有网卡
protected-mode no                        #88行，修改，关闭保护模式
daemonize yes                            #136行，开启守护进程，以独立进程启动
cluster-enabled yes                        #832行，取消注释，开启群集功能
cluster-config-file nodes-6001.conf        #840行，取消注释，群集名称文件设置
cluster-node-timeout 15000                #846行，取消注释群集超时时间设置
appendonly yes                            #700行，修改，开启AOF持久化# 启动所有节点
for d in {1..6}; docd /etc/redis/redis-cluster/redis600$dredis-server redis.conf
done#查看服务状态
ps -ef | grep redis# 创建集群
redis-cli --cluster create \127.0.0.1:6001 127.0.0.1:6002 127.0.0.1:6003 \127.0.0.1:6004 127.0.0.1:6005 127.0.0.1:6006 \--cluster-replicas 1# 测试集群
redis-cli -p 6001 -c
127.0.0.1:6001> cluster slots# 故障模拟

5 总结

        Redis三种集群模式各有侧重：主从复制实现数据备份与读写分离，适合基础场景；哨兵模式在此基础上提供自动故障转移，保障高可用性；Cluster集群通过数据分片实现真正分布式，支持水平扩展。选择时需根据数据规模、性能需求和运维复杂度权衡，从简到繁逐步演进。

---