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Redis —— 架构概览

news 2025/11/8 11:55:14

文章目录

    • Redis 架构概览
      • 一、单机架构
      • 二、主从复制架构
      • 三、哨兵（Sentinel）架构
      • 四、Redis Cluster（集群）架构

Redis 架构概览

Redis 有多种架构模式，每种架构适用于不同的业务场景。以下详细介绍常见的 Redis 架构及其搭建过程：

一、单机架构

架构说明：单一 Redis 实例，最简单的部署方式，适用于开发环境或低并发场景。

搭建步骤：

  1. 下载并解压 Redis

    wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz
tar xzf redis-6.2.6.tar.gz
cd redis-6.2.6

  2. 编译安装

    make
make install PREFIX=/usr/local/redis

  3. 配置 Redis

    cp redis.conf /usr/local/redis/bin/
cd /usr/local/redis/bin/
# 修改配置文件
vi redis.conf
# 主要配置：
# daemonize yes（后台运行）
# bind 0.0.0.0（允许远程访问）
# requirepass your_password（设置密码）

  4. 启动服务

    ./redis-server redis.conf

  5. 验证

    ./redis-cli -a your_password
127.0.0.1:6379> ping
PONG

二、主从复制架构

架构核心：通过 “1 主多从” 实现数据冗余和读负载均衡，主节点负责读写，从节点仅读并同步主节点数据。当主节点故障时，需手动将从节点晋升为主节点（需配合人工操作实现高可用）。

环境准备：

  • 服务器：1 台服务器（或 3 台独立服务器，此处以单服务器多端口模拟，端口：6379（主）、6380（从）、6381（从））
  • Redis 版本：推荐 6.x 及以上（本文以 6.2.6 为例）
  • 依赖：gcc 环境（编译 Redis 需用）

搭建步骤：

步骤 1：安装 Redis（所有节点通用）

  1. 下载并解压 Redis 源码

    wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz  # 下载源码包
tar -zxvf redis-6.2.6.tar.gz  # 解压
cd redis-6.2.6  # 进入源码目录

  2. 编译安装（需 gcc 环境，若未安装先执行 yum install gcc -y 或 apt install gcc -y）

    make  # 编译（根据系统自动编译，生成可执行文件）
make install PREFIX=/usr/local/redis  # 安装到指定目录（/usr/local/redis）

  3. 验证安装：进入 /usr/local/redis/bin，查看是否有 redis-server（服务端）、redis-cli（客户端）等文件，若存在则安装成功。

  4. 为避免配置冲突，为每个节点创建独立目录：

    mkdir -p /usr/local/redis-cluster/{master,slave1,slave2}  # 主节点、从节点1、从节点2目录

步骤 2：配置主节点（6379 端口）

  1. 复制默认配置文件到主节点目录：

    cp /root/redis-6.2.6/redis.conf /usr/local/redis-cluster/master/  # 假设源码在/root目录

  2. 编辑主节点配置文件 vi /usr/local/redis-cluster/master/redis.conf，修改以下配置（关键配置及解释）：

    # 端口号（默认6379，主节点用6379）
port 6379# 是否后台运行（生产环境建议开启，避免终端关闭后服务停止）
daemonize yes# 日志文件路径（记录服务运行日志，便于排查问题）
logfile "/usr/local/redis-cluster/master/redis-6379.log"# 数据存储目录（RDB/AOF文件及集群配置文件存放路径，需提前创建）
dir "/usr/local/redis-cluster/master/data"
# 提前创建data目录：mkdir -p /usr/local/redis-cluster/master/data# 绑定IP（默认绑定127.0.0.1，仅本地可访问；生产环境需改为0.0.0.0允许远程访问）
bind 0.0.0.0# 保护模式（默认yes，仅允许绑定的IP访问；若bind为0.0.0.0，需关闭保护模式或设置密码）
protected-mode no# 访问密码（生产环境必须设置，避免未授权访问）
requirepass "redis@123"  # 主节点密码# 开启AOF持久化（默认no，建议开启，与RDB配合提高数据安全性）
appendonly yes# AOF文件名（默认appendonly.aof）
appendfilename "appendonly-6379.aof"# RDB文件名（默认dump.rdb）
dbfilename "dump-6379.rdb"

    配置说明：

    • port：区分不同节点，避免端口冲突；
    • daemonize：后台运行是生产环境的基本要求；
    • logfile 和 dir：明确日志和数据路径，便于管理和排查问题；
    • bind 0.0.0.0 和 protected-mode no：允许其他节点（从节点、哨兵）远程连接；
    • requirepass：密码是安全的基础，所有连接该节点的客户端（包括从节点）必须验证密码；
    • 持久化配置（AOF+RDB）：防止节点宕机后数据丢失，AOF 实时性更高，RDB 适合备份。

步骤 3：配置从节点（6380、6381 端口）

  1. 复制配置文件（从节点1）：

    cp /usr/local/redis-cluster/master/redis.conf /usr/local/redis-cluster/slave1/

  2. 编辑配置文件 vi /usr/local/redis-cluster/slave1/redis.conf，修改：

    port 6380  # 端口与主节点不同
logfile "/usr/local/redis-cluster/slave1/redis-6380.log"  # 日志路径
dir "/usr/local/redis-cluster/slave1/data"  # 数据路径（需创建：mkdir -p .../data）
requirepass "redis@123"  # 从节点自身密码（客户端连接从节点需验证）# 关键：指定主节点地址和端口（Redis 5.0+ 推荐用replicaof，替代旧版slaveof）
replicaof 127.0.0.1 6379  # 指向主节点（IP为服务器实际IP，此处本地模拟用127.0.0.1）# 主节点的密码（从节点同步数据时需验证主节点密码）
masterauth "redis@123"  # 与主节点requirepass一致

    配置说明：

    • replicaof：定义从节点的 “主节点”，从节点启动后会自动连接主节点并同步数据；
    • masterauth：从节点向主节点发送同步请求时，需携带主节点密码，否则主节点会拒绝连接。

  3. 从节点 2 配置与从节点 1 类似，仅端口和路径不同：

    port 6381
logfile "/usr/local/redis-cluster/slave2/redis-6381.log"
dir "/usr/local/redis-cluster/slave2/data"
requirepass "redis@123"
replicaof 127.0.0.1 6379
masterauth "redis@123"

步骤4：启动主从节点

  1. 启动所有节点

    /usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/master/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/slave1/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/slave2/redis.conf

  2. 验证启动：ps -ef | grep redis-server，应显示 3 个进程（6379、6380、6381）。

步骤 5：验证主从复制状态

  1. 连接主节点，查看复制信息：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6379 -a redis@123  # -p指定端口，-a指定密码
127.0.0.1:6379> info replication  # 查看复制状态

    输出中应包含从节点信息（示例）：

    # Replication
role:master  # 角色为主节点
connected_slaves:2  # 有2个从节点
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=144,lag=1  # 从节点1
slave1:ip=127.0.0.1,port=6381,state=online,offset=144,lag=1  # 从节点2

  2. 测试数据同步：在主节点写入数据，从节点验证是否同步：

    # 主节点写入
127.0.0.1:6379> set test_key "主从复制测试"
OK# 连接从节点6380，读取数据
/usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6380 -a redis@123
127.0.0.1:6380> get test_key
"主从复制测试"  # 成功同步

三、哨兵（Sentinel）架构

架构核心：在主从架构基础上增加哨兵节点（Sentinel），哨兵实时监控主从节点健康状态，当主节点故障时，自动将从节点晋升为新主节点，实现 “无人值守” 的高可用。

环境准备：

  • 已搭建主从架构（1 主 2 从：6379、6380、6381）；
  • 3 个哨兵节点（推荐奇数个，避免脑裂，端口：26379、26380、26381）。

搭建步骤：

步骤 1：创建哨兵节点目录

  1. 创建哨兵节点目录

    mkdir -p /usr/local/redis-cluster/sentinel/{s1,s2,s3}  # 3个哨兵目录

步骤 2：配置哨兵节点（以 s1 为例，26379 端口）

  1. 复制哨兵默认配置文件（源码包中自带）：

    cp /root/redis-6.2.6/sentinel.conf /usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/

  2. 编辑哨兵配置 vi /usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/sentinel.conf，修改：

    # 哨兵端口（26379，与其他节点端口区分）
port 26379# 后台运行
daemonize yes# 哨兵日志文件
logfile "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/sentinel-26379.log"# 数据目录（哨兵自身状态文件存放路径）
dir "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/data"  # 需创建data目录# 关键：监控主节点（格式：sentinel monitor <主节点名称> <主节点IP> <主节点端口> <quorum>）
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2  # 解释如下：
# mymaster：主节点的逻辑名称（自定义）；
# 127.0.0.1 6379：主节点的IP和端口；
# 2：quorum值（至少2个哨兵认为主节点故障，才判定为真故障）。# 主节点的密码（哨兵连接主节点需验证）
sentinel auth-pass mymaster redis@123  # 与主节点requirepass一致# 判定主节点“主观下线”的时间（毫秒）：若主节点超过30秒无响应，哨兵认为其主观下线
sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000# 故障转移超时时间（毫秒）：若180秒内未完成故障转移，视为失败
sentinel failover-timeout mymaster 180000# 同一时间最多有1个从节点向新主节点同步数据（避免网络拥堵）
sentinel parallel-syncs mymaster 1

    配置说明：

    • quorum：奇数哨兵节点数的情况下，通常设为 (n/2)+1（n 为哨兵总数），3 个哨兵设为 2，确保多数同意；
    • down-after-milliseconds：主观下线时间，过短可能误判，过长影响故障转移速度，推荐 30 秒；
    • parallel-syncs：控制从节点同步新主节点的并发数，1 表示串行同步，减少网络压力。

  3. 配置其他哨兵节点（s2、s3），与 s1 配置类似，仅端口和路径不同：

    s2（26380 端口）：

    port 26380
logfile "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s2/sentinel-26380.log"
dir "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s2/data"
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel auth-pass mymaster redis@123
# 其他配置（daemonize、down-after-milliseconds等）与s1一致

    s3（26381 端口）：

    port 26381
logfile "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s3/sentinel-26381.log"
dir "/usr/local/redis-cluster/sentinel/s3/data"
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel auth-pass mymaster redis@123
# 其他配置与s1一致

步骤 3：启动所有哨兵节点

  1. 启动哨兵

    # 启动s1
/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/sentinel.conf
# 启动s2
/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis-cluster/sentinel/s2/sentinel.conf
# 启动s3
/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis-cluster/sentinel/s3/sentinel.conf

    验证启动：ps -ef | grep redis-sentinel，应显示 3 个进程。

步骤 4：验证哨兵状态

  1. 连接任意哨兵节点，查看监控状态：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -p 26379  # 哨兵无密码（默认不设置，若需密码可配置requirepass）
127.0.0.1:26379> info sentinel  # 查看哨兵信息

    输出应包含：

    # Sentinel
sentinel_masters:1  # 监控的主节点数量
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=127.0.0.1:6379,slaves=2,sentinels=3
# 显示主节点状态正常，2个从节点，3个哨兵

步骤 5：测试故障转移（核心验证）

  1. 手动停止主节点（模拟故障）：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6379 -a redis@123 shutdown

  2. 查看哨兵日志（以 s1 为例）：

    tail -f /usr/local/redis-cluster/sentinel/s1/sentinel-26379.log

    日志中会显示：

    • 检测到主节点 6379 下线；
    • 哨兵协商后发起故障转移；
    • 从 6380、6381 中选举一个新主节点（假设 6380 被选中）。

  3. 验证新主节点：连接原从节点 6380，查看角色：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6380 -a redis@123
127.0.0.1:6380> info replication
# 输出中role:master，且connected_slaves:1（原6381变为其从节点）

  4. 重启原主节点 6379，查看角色：

    /usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/master/redis.conf  # 重启6379
/usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6379 -a redis@123
127.0.0.1:6379> info replication
# 角色变为slave，replicaof指向新主节点6380（哨兵自动更新配置）

四、Redis Cluster（集群）架构

架构核心：多主多从 + 数据分片，将数据分散到多个主节点（通过 16384 个槽位分片），每个主节点有从节点备份，支持水平扩展和自动故障转移，适合大规模数据场景。

环境准备：

  • 6 个节点（3 主 3 从，端口：6379、6380、6381（主）；6382、6383、6384（从））；
  • 所有节点开启集群模式。

搭建步骤：

步骤 1：创建 6 个节点目录

  1. 创建 6 个节点目录：

    mkdir -p /usr/local/redis-cluster/cluster/{79,80,81,82,83,84}  # 对应端口6379-6384

步骤 2：配置集群节点（以 79 为例，6379 端口）

  1. 复制配置文件：

    cp /root/redis-6.2.6/redis.conf /usr/local/redis-cluster/cluster/79/

  2. 编辑配置 vi /usr/local/redis-cluster/cluster/79/redis.conf，修改：

    port 6379
daemonize yes
logfile "/usr/local/redis-cluster/cluster/79/redis-6379.log"
dir "/usr/local/redis-cluster/cluster/79/data"  # 需创建data目录
bind 0.0.0.0
protected-mode no
requirepass "redis@123"  # 节点密码
masterauth "redis@123"  # 主节点密码（从节点同步用）# 关键：开启集群模式
cluster-enabled yes  # 必须设为yes，否则不是集群节点# 集群配置文件（自动生成，记录集群节点信息，无需手动修改）
cluster-config-file nodes-6379.conf  # 每个节点文件名不同（含端口）# 节点超时时间（毫秒）：超过此时间未响应，视为节点故障
cluster-node-timeout 15000  # 推荐15秒# 开启AOF持久化
appendonly yes

    配置说明：

    • cluster-enabled yes：标志该节点为集群节点，参与槽位分配和数据分片；
    • cluster-config-file：集群自动维护的配置文件（记录节点 ID、槽位分布等），重启后会加载；
    • cluster-node-timeout：故障检测的超时阈值，影响故障转移速度。

  3. 复制并修改其他 5 个节点的配置（仅端口和路径不同）：

    • 6380：port 6380，cluster-config-file nodes-6380.conf，路径对应 80 目录；
    • 6381：port 6381，cluster-config-file nodes-6381.conf，路径对应 81 目录；
    • 6382-6384：同上，端口依次为 6382-6384，路径对应 82-84 目录。

步骤 3：启动所有集群节点

  1. 启动所有节点

    # 依次启动6个节点
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/79/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/80/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/81/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/82/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/83/redis.conf
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis-cluster/cluster/84/redis.conf

    验证启动：ps -ef | grep redis-server，6 个节点进程均存在。

步骤 4：创建 Redis 集群（核心步骤）

  1. 创建集群

    /usr/local/redis/bin/redis-cli --cluster create \
127.0.0.1:6379 127.0.0.1:6380 127.0.0.1:6381 \
127.0.0.1:6382 127.0.0.1:6383 127.0.0.1:6384 \
--cluster-replicas 1 \
-a redis@123

    命令参数解释：

    • --cluster create：创建集群；
    • 后续为 6 个节点的 IP: 端口；
    • --cluster-replicas 1：每个主节点分配 1 个从节点（3 主 3 从，符合预期）；
    • -a redis@123：节点的密码（所有节点密码需一致）。

    执行后，会显示节点角色分配（如 6379、6380、6381 为主节点，6382-6384 为其从节点），并提示 “Can I set the above configuration? (type ‘yes’ to accept)”，输入 yes 确认。

步骤 5：验证集群状态

  1. 连接任意节点（需加 -c 表示集群模式，自动路由）：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -c -p 6379 -a redis@123

  2. 查看集群信息：

    127.0.0.1:6379> cluster info  # 集群整体状态
cluster_state:ok  # 集群正常
cluster_slots_assigned:16384  # 所有槽位已分配
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6  # 6个节点
...

  3. 查看节点列表（含角色和槽位）：

    127.0.0.1:6379> cluster nodes
# 输出示例（精简）：
999d... 127.0.0.1:6379@16379 master - 0 1680000000000 1 connected 0-5460  # 主节点，负责槽0-5460
a88b... 127.0.0.1:6380@16380 master - 0 1680000000000 2 connected 5461-10922  # 主节点，槽5461-10922
b77c... 127.0.0.1:6381@16381 master - 0 1680000000000 3 connected 10923-16383  # 主节点，槽10923-16383
c66d... 127.0.0.1:6382@16382 slave 999d... 0 1680000000000 4 connected  # 6379的从节点
d55e... 127.0.0.1:6383@16383 slave a88b... 0 1680000000000 5 connected  # 6380的从节点
e44f... 127.0.0.1:6384@16384 slave b77c... 0 1680000000000 6 connected  # 6381的从节点

步骤 6：测试数据分片与故障转移

  1. 数据分片测试：

    127.0.0.1:6379> set name "redis-cluster"  # 自动路由到对应槽位的节点
-> Redirected to slot [5798] located at 127.0.0.1:6380  # 路由到6380（负责5461-10922槽）
OK127.0.0.1:6380> get name  # 直接读取
"redis-cluster"127.0.0.1:6379> cluster keyslot key1 # 查看键所在的槽位

  2. 故障转移测试（停止主节点 6380）：

    /usr/local/redis/bin/redis-cli -p 6380 -a redis@123 shutdown

    查看集群节点状态：

    127.0.0.1:6379> cluster nodes
# 6383（原6380的从节点）会晋升为主节点，负责5461-10922槽；
# 重启6380后，会变为6383的从节点。

各架构对比及适用场景

架构优点缺点适用场景
单机简单、资源占用少无高可用、难扩展开发环境、低并发场景
主从提高读性能、数据备份手动故障转移、难扩展读多写少、需数据备份
哨兵自动故障转移、高可用难扩展、运维复杂生产环境、需高可用
集群高可用、水平扩展跨槽操作限制、复杂大规模数据、高并发

实际生产中，中小规模推荐哨兵架构，大规模数据推荐 Redis Cluster。所有架构均需配合持久化（AOF+RDB）和备份策略，进一步保障数据安全。

http://www.dtcms.com/a/582460.html

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