Redis主从复制与哨兵集群

在分布式系统中，Redis 的高可用性至关重要。本文将详细介绍 Redis 主从复制的原理、部署以及哨兵（Sentinel）集群的部署与配置，帮助你构建稳定可靠的 Redis 高可用架构。

一、Redis 主从复制

1. 主从复制的意义

主从复制是 Redis 高可用的基础，通过将主节点的数据复制到从节点，实现数据备份和读写分离，不仅提高了系统的可用性，还能分担主节点的读压力。

2. 主从结构类型

• 一主一从：最简单的拓扑结构，用于主节点故障时从节点提供故障转移支持。可在从节点开启 AOF 持久化，避免影响主节点性能。
• 一主多从：主节点连接多个从节点，适合读占比较大的场景，通过读写分离分担主节点压力。但需注意写并发高时可能消耗过多主节点带宽。
• 树状主从：从节点可作为其他从节点的主节点，降低主节点负载，适用于主节点挂载多个从节点的场景。

3. 主从复制原理

3.1 复制流程

1. 保存主节点信息：从节点执行 slaveof 命令后，保存主节点地址信息。
2. 建立 socket 连接：从节点通过定时任务与主节点建立网络连接。
3. 发送 ping 命令：检测主从网络及主节点可用性，失败则重连。
4. 权限验证：若主节点设置密码，从节点需通过 masterauth 配置验证。
5. 同步数据集：首次复制时通常进行全量同步，后续通过部分同步补充数据。
6. 持续复制：主节点将写命令异步发送给从节点，保持数据一致。

3.2 复制类型

• 全量复制：初次复制时主节点发送全部数据给从节点，耗时较长，对网络和节点压力大。
• 部分复制：用于网络闪断等场景，主节点通过复制积压缓冲区补发丢失数据，降低开销（需 Redis 2.8+ 支持）。

3.3 关键组件

• 复制偏移量：主从节点分别记录已复制数据的字节长度，用于判断数据一致性。
• 复制积压缓冲区：主节点上的固定长度队列，保存最近写命令，用于部分复制。
• 主节点运行 ID：唯一标识主节点，从节点通过此 ID 识别主节点，主节点重启后 ID 改变会触发全量复制。

4. 主从复制部署步骤

1. 环境准备：关闭防火墙、SELinux，确保主从节点网络互通。
2. 安装 Redis：

   bash

   wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.10.tar.gz
   tar xf redis-4.0.10.tar.gz -C /usr/src/
   cd /usr/src/redis-4.0.10/
   make && make install  # 可通过 PREFIX 指定安装路径
   

3. 生成配置文件和启动脚本：

   bash

   cd utils/
   ./install_server.sh  # 按提示设置端口、配置文件路径等
   

4. 配置主从关系：
   • 主节点：无需特殊配置，确保监听正确 IP。
   • 从节点：修改配置文件，添加 slaveof 主节点IP 主节点端口，并配置 masterauth（若主节点有密码）。
5. 验证主从复制：主节点写入数据，从节点可读取即表示成功。

二、Redis Sentinel 哨兵集群

1. 哨兵的作用

主从复制存在手动故障转移的问题，哨兵集群通过自动监控、判断主节点故障并执行故障转移，解决了 Redis 的高可用问题。

2. 哨兵工作原理

1. 监控：每个哨兵节点监控主从节点及其他哨兵节点。
2. 判断故障：当主节点不可达时，哨兵节点协商达成一致后标记主节点为下线。
3. 选举领导者：哨兵节点选举出一个领导者负责故障转移。
4. 故障转移：领导者将一个从节点晋升为主节点，其他从节点改为复制新主节点，并通知应用方。

3. 哨兵集群部署步骤

3.1 环境说明

角色	端口	IP 地址
master	6379	192.168.115.111
slave1	6380	192.168.115.111
slave2	6381	192.168.115.111
Sentinel1	26379	192.168.115.111
Sentinel2	26380	192.168.115.111
Sentinel3	26381	192.168.115.111

3.2 部署步骤

1. 安装 Redis：同主从复制步骤（示例使用 Redis 7.2.3）。
2. 配置主从集群：
   • 主节点配置：min-slaves-to-write 2（确保至少 2 个从节点正常才允许写）。
   • 从节点配置：slaveof 192.168.115.111 6379 及密码。
3. 配置哨兵节点：

   bash

   mkdir -p /var/log/redis/
   vim /etc/redis/redis-sentinel-26379.conf  # 其他哨兵节点类似，修改端口即可
   

   配置内容：

   conf

   port 26379
   dir "/var/log/redis"
   logfile "26379.log"
   daemonize yes
   protected-mode no
   sentinel monitor mymaster 192.168.115.111 6379 2  # 2 表示至少 2 个哨兵认为主节点故障
   sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000  # 30秒未响应标记为下线
   sentinel parallel-syncs mymaster 1  # 故障转移时同时同步的从节点数
   sentinel failover-timeout mymaster 180000  # 故障转移超时时间
   sentinel auth-pass mymaster 123456  # 主节点密码
   

4. 启动哨兵集群：

   bash

   redis-sentinel /etc/redis/redis-sentinel-26379.conf
   redis-sentinel /etc/redis/redis-sentinel-26380.conf
   redis-sentinel /etc/redis/redis-sentinel-26381.conf
   

5. 验证哨兵状态：

   bash

   redis-cli -h 192.168.115.111 -p 26379 info Sentinel
   

   输出中可查看主节点状态、从节点数及哨兵数。

4. 哨兵配置说明

• daemonize yes：以守护进程模式运行。
• protected-mode no：关闭保护模式，允许跨网络访问。
• sentinel monitor：指定监控的主节点及故障判断阈值。
• sentinel down-after-milliseconds：主节点无响应的超时时间。
• sentinel parallel-syncs：故障转移时同步从节点的数量，影响转移效率。
• sentinel auth-pass：主从节点的访问密码（需一致）。