LNMP和Redis、Redis主从复制

LNMP平台对接redis服务

1、安装LNMP各个组件（略）

2、安装redis服务（略）

3、安装redis扩展

4、修改 php 配置文件

5、测试连接

主从复制：主从复制是高可用Redis的基础，哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多级备份，以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷：故障恢复无法自动化：写操作无法负载均衡：存储能力受到单机的限制
哨兵：在主从复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障修复。缺陷：写操作无法负载均衡：存储能力受到单机限制：哨兵无法对从节点进行自动故障转移，在读写分离场景下，从节点故障会导致读服务不可用，需要对从节点做额外的监控、切换操作
集群：通过集群，Redis解决了写操作无法负载均衡，以及存储能力受到单机限制的问题，实现了叫我完善的高可用方案

Redis主从复制

主从复制：是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他Redis服务器。前者称为主节点（Master），后者称为从节点（Slave）：数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

默认情况下，每台Redis服务器都是主节点：且一个主节点可以有多个从节点（或者没有从节点），但一个从节点只能有一个主节点

主从复制的作用：

数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式
故障恢复：当主节点出现问题，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复：实际上是一种服务的冗余
负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点），分担服务器负载：尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量
高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础

主从复制流程：

若启动一个Slave机器进程，则它会向Master机器发送一个“sync command”命令，请求同步连接
无论是第一次连接还是重新连接，Master机器都会启动一个后台进程，将数据快照保存到数据文件中（执行rdb操作）同时Master还会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中
后台进程完成缓存操作之后，Master机器就会向Slave机器发送数据文件，Slave端机器将数据文件保存到硬盘上，然后将其加载到内存中，接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给Slave端机器。若Slave出现故障导致宕机，则恢复正常后会自动重新连接
Master机器收到Slave端机器的连接后，将其完整的数据文件发送给Slave端机器，如果Master同时收到多个Slave发来的同步请求，则Master会在后台启动一个进程以保存数据文件，然后将其发送给所有的Slave端机器，确保所有的Slave端机器都正常

搭建Redis主从复制：

1、安装Redis各个组件（略）

2、修改配置文件

（1）Master节点操作

（2）修改Slave节点

3、验证主从效果

（1）在Master节点上看日志

（2）在Master节点上验证从节点

Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是：当服务器宕机后，需要手动一台从机切换为主机，这需要人工干预，不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点，就有了哨兵机制。

哨兵的核心功能：在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移

哨兵模式原理：

哨兵（sentinel）：是一个分布系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的Master并将所有Slave连接到新的Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点

哨兵模式的作用：

监控：哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常
自动故障转移：当主节点不能正常工作时，哨兵会开始自动故障转移操作，它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点，并让其他从节点改为复制新的主节点
通知（提醒）：哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端

哨兵结构由两部分组成

哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据
数据节点：主节点和从节点都是数据节点

哨兵的启动依赖于主动模式，所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式，所以节点上都需要部署哨兵模式，哨兵模式会监控所有的Redis工作节点是否正常，当Master出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个Master的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从Slave中选取一个作为新的Master。

故障转移机制：

1、由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障

每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其他哨兵节点发送一次ping命令做一次心跳检查。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息，那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了（单方面的）。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了，这样就客观下线了。

2、当主节点出现故障，此时哨兵节点会通过Raft算法（选举算法）实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader，来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于三个节点。

3、由leader哨兵节点执行故障转移，过程如下：

将某一个从节点升级为新的主节点，让其他从节点指向新的主节点
若原主节点恢复也变成从节点，指向新的主节点
通知客户端主节点已经更换

注：客观下线是主节点才有的概念：如果从节点和哨兵节点发生故障，被哨兵主观下线后，不会再有后续的客观下线和故障转移操作。

主节点的选举

过滤掉不健康的（已下线的），没有回复哨兵ping响应的从节点
选择配置文件中从节点优先级配置最高的。（replica-priority，默认值为100）
选择复制偏移量最大，也就是复制最完整的从节点

搭建Redis哨兵模式

1、修改Redis哨兵模式的配置文件（所有节点操作）

2、启动哨兵模式

先启动master，再启动slave

Redis集群模式：

集群由多个节点（Node）组成，Redis的数据分布在这些节点中。集群中的节点分为主节点和从节点：只有主节点负责读写请求和集群信息的维护：从节点只进行主节点数据和状态信息的复制

集群的作用：

（1）数据分区（数据分片）：是集群中最核心的功能

集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加：另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力。

Redis单机内存大小受限制问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及：例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出

（2）高可用：

集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似）：当任意一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务

Redis集群的数据分片：

Redis集群引入了哈希槽的概念
Redis集群有16384个哈希槽的概念（编号：0-16383）
集群的每个节点负责一部分哈希槽
每个key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置那个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作（在node1上执行set a a ，然后使用crc16算法对key进行计算，得到一个数字，然后对这个数据进行取余例：crc16：a=26384 26384%16384=10000，之后查找包含10000插槽的节点，自动跳转到节点上）