Redis 高可用架构全解析：主从复制、哨兵与集群模式

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前言

Redis 作为高性能的键值数据库，广泛应用于缓存、会话存储、消息队列等场景。随着业务规模的扩大，单机 Redis 在性能、可用性和数据安全性方面逐渐成为瓶颈。为此，Redis 提供了多种集群化方案来实现高可用与分布式存储。本文将系统介绍 Redis 的三种核心架构模式：主从复制、哨兵模式和集群模式，深入解析其原理、优缺点及搭建方法，帮助开发者根据实际业务需求选择合适的架构。

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一、Redis 三种模式概述

Redis 支持三种主要的集群模式，分别适用于不同场景：

• 主从复制：实现数据的多机备份和读写分离，是高可用的基础。
• 哨兵模式：在主从复制基础上引入自动故障转移，提高系统的可用性。
• 集群模式：通过数据分片和分布式存储，解决写负载均衡和存储扩展问题。

这三种模式层层递进，共同构建了 Redis 的高可用生态系统。

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二、Redis 主从复制

2.1 什么是主从复制？

主从复制是指将一台 Redis 服务器（主节点）的数据复制到其他 Redis 服务器（从节点）。数据复制是单向的，只能由主节点流向从节点。

2.2 主从复制的作用

• 数据冗余：实现数据热备份，提高数据安全性。
• 故障恢复：主节点故障时，可从节点快速接管服务。
• 负载均衡：实现读写分离，提升读并发能力。
• 高可用基石：是哨兵和集群模式的基础。

2.3 主从复制流程

1. 从节点向主节点发送 SYNC 命令请求同步。
2. 主节点执行 BGSAVE 生成 RDB 快照，并缓存期间的写命令。
3. 主节点将 RDB 文件和缓存的命令发送给从节点。
4. 从节点加载数据至内存，完成同步。

2.4 搭建主从复制（示例）

# Master 配置
vim /etc/redis/6379.conf
bind 0.0.0.0						#70行，修改监听地址为0.0.0.0
daemonize yes						#137行，开启守护进程
logfile /var/log/redis_6379.log		#172行，指定日志文件目录
dir /var/lib/redis/6379				#264行，指定工作目录
appendonly yes						#700行，开启AOF持久化功能# Slave 配置
replicaof 192.168.172.150 6379        #288行，指定要同步的Master节点IP和端口

配置完成重启：

/etc/init.d/redis_6379 restart

验证命令：

redis-cli info replication

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三、Redis 哨兵模式

3.1 哨兵模式概述

哨兵模式用于监控主从节点，并在主节点故障时自动进行故障转移，实现高可用。

3.2 哨兵的作用

• 监控：定期检查节点状态。
• 自动故障转移：主节点宕机时，选举新主节点。
• 通知：将故障转移结果通知客户端。

3.3 故障转移机制

1. 哨兵通过心跳检测判断主节点是否下线。
2. 超过半数哨兵认为主节点下线，则触发客观下线。
3. 通过 Raft 算法选举 Leader 哨节点执行故障转移。
4. 将最优从节点提升为主节点，并通知其他从节点切换。

3.4 搭建哨兵模式（示例）

# sentinel.conf
vim /opt/redis-5.0.7/sentinel.conf
protected-mode no								#17行，关闭保护模式
port 26379										#21行，Redis哨兵默认的监听端口
daemonize yes									#26行，指定sentinel为后台启动
logfile "/var/log/sentinel.log"					#36行，指定日志存放路径
dir "/var/lib/redis/6379"						#65行，指定数据库存放路径
sentinel monitor mymaster 192.168.172.150 6379 2	#84行，修改 指定该哨兵节点监控192.168.172.150:6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关：至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000	#113行，判定服务器down掉的时间周期，默认30000毫秒（30秒）
sentinel failover-timeout mymaster 180000		#146行，故障节点的最大超时时间为180000（180秒）

启动命令：

redis-sentinel sentinel.conf &

查看哨兵信息：

redis-cli -p 26379 info Sentinel

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四、Redis 集群模式

4.1 集群模式概述

Redis Cluster 通过数据分片（sharding）实现分布式存储，支持横向扩展和高可用。

4.2 集群的作用

• 数据分区：将数据分散到多个节点，突破单机内存限制。
• 高可用：支持主从复制和自动故障转移。

4.3 数据分片与哈希槽

Redis 集群使用 16384 个哈希槽，每个键通过 CRC16 取模决定所属槽位。节点负责一部分槽位，实现数据分布。

4.4 搭建集群模式（示例）

redis的集群一般需要6个节点，3主3从。方便起见，这里所有节点在同一台服务器上模拟：

#复制6个节点文件
cd /etc/redis/
mkdir -p 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（以6001端口为例）
vim redis.conf
#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
port 6001								#92行，修改，redis监听端口，
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redis节点
分别进入那六个文件夹，执行命令：redis-server redis.conf ，来启动redis节点
# 启动集群
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

测试命令：

redis-cli -p 6001 -c
cluster slots

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五、总结

模式	优点	缺点	适用场景
主从复制	简单易用，读写分离	无法自动故障转移，写负载集中	读多写少，容灾备份
哨兵模式	自动故障转移，高可用	写负载集中，存储受单机限制	对可用性要求较高的场景
集群模式	数据分片，写负载均衡，横向扩展	部署复杂，客户端需支持集群协议	大数据量、高并发场景

在实际项目中，应根据业务需求选择合适的架构。若只需读写分离和备份，主从复制即可；若需自动故障转移，可选择哨兵模式；若数据量大且需横向扩展，则应使用集群模式。

Redis 的高可用架构为我们提供了灵活而强大的解决方案，合理运用这些模式，可以有效提升系统的稳定性、可用性和扩展性。