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本文是微信公眾號【Java技術江湖】的《探索Redis設計與實現》其中一篇，本文部分內容來源於網路，為了把本文主題講得清晰透徹，也整合了很多我認為不錯的技術部落格內容，引用其中了一些比較好的部落格文章，如有侵權，請聯絡作者。

該系列博文會告訴你如何從入門到進階，Redis基本的使用方法，Redis的基本資料結構，以及一些進階的使用方法，同時也需要進一步瞭解Redis的底層資料結構，再接著，還會帶來Redis主從複製、叢集、分散式鎖等方面的相關內容，以及作為快取的一些使用方法和注意事項，以便讓你更完整地瞭解整個Redis相關的技術體系，形成自己的知識框架。

如果對本系列文章有什麼建議，或者是有什麼疑問的話，也可以關注公眾號【Java技術江湖】聯絡作者，歡迎你參與本系列博文的創作和修訂。

轉自http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Replication%EF%BC%88%E4%B8%BB%E4%BB%8E%E5%A4%8D%E5%88%B6%EF%BC%89

下面介紹Redis的叢集方案。

## [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Replication%EF%BC%88%E4%B8%BB%E4%BB%8E%E5%A4%8D%E5%88%B6%EF%BC%89 "Replication（主從複製）")Replication（主從複製）

Redis的replication機制允許slave從master那裡透過網路傳輸複製到完整的資料備份，從而達到主從機制。為了實現主從複製，我們準備三個redis服務，依次命名為master，slave1，slave2。

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E9%85%8D%E7%BD%AE%E4%B8%BB%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8 "配置主伺服器")配置主伺服器

為了測試效果，我們先修改主伺服器的配置檔案redis.conf的埠資訊

<pre>

1.  port 6300

</pre>

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E9%85%8D%E7%BD%AE%E4%BB%8E%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8 "配置從伺服器")配置從伺服器

replication相關的配置比較簡單，只需要把下面一行加到slave的配置檔案中。你只需要把ip地址和埠號改一下。

<pre>

1.  slaveof 192.168.1.1  6379

</pre>

我們先修改從伺服器1的配置檔案redis.conf的埠資訊和從伺服器配置。

<pre>

1.  port 6301
2.  slaveof 127.0.0.1  6300

</pre>

我們再修改從伺服器2的配置檔案redis.conf的埠資訊和從伺服器配置。

<pre>

1.  port 6302
2.  slaveof 127.0.0.1  6300

</pre>

值得注意的是，從redis2.6版本開始，slave支援只讀模式，而且是預設的。可以透過配置項slave-read-only來進行配置。
此外，如果master透過requirepass配置項設定了密碼，slave每次同步操作都需要驗證密碼，可以透過在slave的配置檔案中新增以下配置項

<pre>

1.  masterauth <password>

</password></pre>

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E6%B5%8B%E8%AF%95 "測試")測試

分別啟動主伺服器，從伺服器，我們來驗證下主從複製。我們在主伺服器寫入一條訊息，然後再其他從伺服器檢視是否成功複製了。

## [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Sentinel%EF%BC%88%E5%93%A8%E5%85%B5%EF%BC%89 "Sentinel（哨兵）")Sentinel（哨兵）

主從機制，上面的方案中主伺服器可能存在單點故障，萬一主伺服器當機，這是個麻煩事情，所以Redis提供了Redis-Sentinel，以此來實現主從切換的功能，類似與zookeeper。

Redis-Sentinel是Redis官方推薦的高可用性(HA)解決方案，當用Redis做master-slave的高可用方案時，假如master當機了，Redis本身(包括它的很多客戶端)都沒有實現自動進行主備切換，而Redis-Sentinel本身也是一個獨立執行的程式，它能監控多個master-slave叢集，發現master當機後能進行自動切換。

它的主要功能有以下幾點

*   監控（Monitoring）：不斷地檢查redis的主伺服器和從伺服器是否運作正常。
*   提醒（Notification）：如果發現某個redis伺服器執行出現狀況，可以透過 API 向管理員或者其他應用程式傳送通知。
*   自動故障遷移（Automatic failover）：能夠進行自動切換。當一個主伺服器不能正常工作時，會將失效主伺服器的其中一個從伺服器升級為新的主伺服器，並讓失效主伺服器的其他從伺服器改為複製新的主伺服器； 當客戶端試圖連線失效的主伺服器時， 叢集也會向客戶端返回新主伺服器的地址， 使得叢集可以使用新主伺服器代替失效伺服器。

Redis Sentinel 相容 Redis 2.4.16 或以上版本， 推薦使用 Redis 2.8.0 或以上的版本。

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E9%85%8D%E7%BD%AESentinel "配置Sentinel")配置Sentinel

必須指定一個sentinel的配置檔案sentinel.conf，如果不指定將無法啟動sentinel。首先，我們先建立一個配置檔案sentinel.conf

<pre>

1.  port 26379
2.  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1  6300  2

</pre>

官方典型的配置如下

<pre>

1.  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1  6379  2
2.  sentinel down-after-milliseconds mymaster 60000
3.  sentinel failover-timeout mymaster 180000
4.  sentinel parallel-syncs mymaster 1
5.   
6.  sentinel monitor resque 192.168.1.3  6380  4
7.  sentinel down-after-milliseconds resque 10000
8.  sentinel failover-timeout resque 180000
9.  sentinel parallel-syncs resque 5

</pre>

配置檔案只需要配置master的資訊就好啦，不用配置slave的資訊，因為slave能夠被自動檢測到(master節點會有關於slave的訊息)。

需要注意的是，配置檔案在sentinel執行期間是會被動態修改的，例如當發生主備切換時候，配置檔案中的master會被修改為另外一個slave。這樣，之後sentinel如果重啟時，就可以根據這個配置來恢復其之前所監控的redis叢集的狀態。

接下來我們將一行一行地解釋上面的配置項：

<pre>

1.  sentinel monitor mymaster 127.0.0.1  6379  2

</pre>

這行配置指示 Sentinel 去監視一個名為 mymaster 的主伺服器， 這個主伺服器的 IP 地址為 127.0.0.1 ， 埠號為 6300， 而將這個主伺服器判斷為失效至少需要 2 個 Sentinel 同意，只要同意 Sentinel 的數量不達標，自動故障遷移就不會執行。

不過要注意， 無論你設定要多少個 Sentinel 同意才能判斷一個伺服器失效， 一個 Sentinel 都需要獲得系統中多數（majority） Sentinel 的支援， 才能發起一次自動故障遷移， 並預留一個給定的配置紀元 （configuration Epoch ，一個配置紀元就是一個新主伺服器配置的版本號）。換句話說， 在只有少數（minority） Sentinel 程式正常運作的情況下， Sentinel 是不能執行自動故障遷移的。sentinel叢集中各個sentinel也有互相通訊，透過gossip協議。

除了第一行配置，我們發現剩下的配置都有一個統一的格式:

<pre>

1.  sentinel <option_name>  <master_name>  <option_value>

</option_value></master_name></option_name></pre>

接下來我們根據上面格式中的option_name一個一個來解釋這些配置項：

*   down-after-milliseconds 選項指定了 Sentinel 認為伺服器已經斷線所需的毫秒數。
*   parallel-syncs 選項指定了在執行故障轉移時， 最多可以有多少個從伺服器同時對新的主伺服器進行同步， 這個數字越小， 完成故障轉移所需的時間就越長。

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E5%90%AF%E5%8A%A8-Sentinel "啟動 Sentinel")啟動 Sentinel

對於 redis-sentinel 程式， 你可以用以下命令來啟動 Sentinel 系統

<pre>

1.  redis-sentinel sentinel.conf

</pre>

對於 redis-server 程式， 你可以用以下命令來啟動一個執行在 Sentinel 模式下的 Redis 伺服器

<pre>

1.  redis-server sentinel.conf --sentinel

</pre>

以上兩種方式，都必須指定一個sentinel的配置檔案sentinel.conf， 如果不指定將無法啟動sentinel。sentinel預設監聽26379埠，所以執行前必須確定該埠沒有被別的程式佔用。
![](http://image.chenyongjun.vip/sentinel01.png)

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E6%B5%8B%E8%AF%95-1 "測試")測試

此時，我們開啟兩個Sentinel，關閉主伺服器，我們來驗證下Sentinel。發現，伺服器發生切換了。
![](http://image.chenyongjun.vip/sentinel02.png)
當6300埠的這個服務重啟的時候，他會變成6301埠服務的slave。

## [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Twemproxy "Twemproxy")Twemproxy

Twemproxy是由Twitter開源的Redis代理， Redis客戶端把請求傳送到Twemproxy，Twemproxy根據路由規則傳送到正確的Redis例項，最後Twemproxy把結果彙集返回給客戶端。

Twemproxy透過引入一個代理層，將多個Redis例項進行統一管理，使Redis客戶端只需要在Twemproxy上進行操作，而不需要關心後面有多少個Redis例項，從而實現了Redis叢集。
![](http://image.chenyongjun.vip/twemproxy01.png)
Twemproxy本身也是單點，需要用Keepalived做高可用方案。

這麼些年來，Twenproxy作為應用範圍最廣、穩定性最高、最久經考驗的分散式中介軟體，在業界廣泛使用。

但是，Twemproxy存在諸多不方便之處，最主要的是，Twemproxy無法平滑地增加Redis例項，業務量突增，需增加Redis伺服器；業務量萎縮，需要減少Redis伺服器。但對Twemproxy而言，基本上都很難操作。其次，沒有友好的監控管理後臺介面，不利於運維監控。

## [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Codis "Codis")Codis

Codis解決了Twemproxy的這兩大痛點，由豌豆莢於2014年11月開源，基於Go和C開發、現已廣泛用於豌豆莢的各種Redis業務場景。

Codis 3.x 由以下元件組成：

*   Codis Server：基於 redis-2.8.21 分支開發。增加了額外的資料結構，以支援 slot 有關的操作以及資料遷移指令。具體的修改可以參考文件 redis 的修改。
*   Codis Proxy：客戶端連線的 Redis 代理服務, 實現了 Redis 協議。 除部分命令不支援以外(不支援的命令列表)，表現的和原生的 Redis 沒有區別（就像 Twemproxy）。對於同一個業務叢集而言，可以同時部署多個 codis-proxy 例項；不同 codis-proxy 之間由 codis-dashboard 保證狀態同步。
*   Codis Dashboard：叢集管理工具，支援 codis-proxy、codis-server 的新增、刪除，以及據遷移等操作。在叢集狀態發生改變時，codis-dashboard 維護叢集下所有 codis-proxy 的狀態的一致性。對於同一個業務叢集而言，同一個時刻 codis-dashboard 只能有 0個或者1個；所有對叢集的修改都必須透過 codis-dashboard 完成。
*   Codis Admin：叢集管理的命令列工具。可用於控制 codis-proxy、codis-dashboard 狀態以及訪問外部儲存。
*   Codis FE：叢集管理介面。多個叢集例項共享可以共享同一個前端展示頁面；透過配置檔案管理後端 codis-dashboard 列表，配置檔案可自動更新。
*   Codis HA：為叢集提供高可用。依賴 codis-dashboard 例項，自動抓取叢集各個元件的狀態；會根據當前叢集狀態自動生成主從切換策略，並在需要時透過 codis-dashboard 完成主從切換。
*   Storage：為叢集狀態提供外部儲存。提供 Namespace 概念，不同叢集的會按照不同 product name 進行組織；目前僅提供了 Zookeeper 和 Etcd 兩種實現，但是提供了抽象的 interface 可自行擴充套件。
    ![](http://image.chenyongjun.vip/codis02.png)

Codis引入了Group的概念，每個Group包括1個Redis Master及一個或多個Redis Slave，這是和Twemproxy的區別之一，實現了Redis叢集的高可用。當1個Redis Master掛掉時，Codis不會自動把一個Slave提升為Master，這涉及資料的一致性問題，Redis本身的資料同步是採用主從非同步複製，當資料在Maste寫入成功時，Slave是否已讀入這個資料是沒法保證的，需要管理員在管理介面上手動把Slave提升為Master。

Codis使用，可以參考官方文件[https://github.com/CodisLabs/codis/blob/release3.0/doc/tutorial_zh.md](https://github.com/CodisLabs/codis/blob/release3.0/doc/tutorial_zh.md)

## [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#Redis-3-0%E9%9B%86%E7%BE%A4 "Redis 3.0叢集")Redis 3.0叢集

Redis 3.0叢集採用了P2P的模式，完全去中心化。支援多節點資料集自動分片，提供一定程度的分割槽可用性，部分節點掛掉或者無法連線其他節點後，服務可以正常執行。Redis 3.0叢集採用Hash Slot方案，而不是一致性雜湊。Redis把所有的Key分成了16384個slot，每個Redis例項負責其中一部分slot。叢集中的所有資訊（節點、埠、slot等），都透過節點之間定期的資料交換而更新。

Redis客戶端在任意一個Redis例項發出請求，如果所需資料不在該例項中，透過重定向命令引導客戶端訪問所需的例項。

Redis 3.0叢集，目前支援的cluster特性

*   節點自動發現
*   slave->master 選舉,叢集容錯
*   Hot resharding:線上分片
*   叢集管理:cluster xxx
*   基於配置(nodes-port.conf)的叢集管理
*   ASK 轉向/MOVED 轉向機制
    ![](http://image.chenyongjun.vip/redis3-cluster01.png)

如上圖所示，所有的redis節點彼此互聯(PING-PONG機制),內部使用二進位制協議最佳化傳輸速度和頻寬。節點的fail是透過叢集中超過半數的節點檢測失效時才生效。客戶端與redis節點直連，不需要中間proxy層。客戶端不需要連線叢集所有節點，連線叢集中任何一個可用節點即可。redis-cluster把所有的物理節點對映到[0-16383]slot上cluster負責維護nodeslotvalue。

![](http://image.chenyongjun.vip/redis3-cluster02.png)
選舉過程是叢集中所有master參與，如果半數以上master節點與master節點通訊超時，認為當前master節點掛掉。

當叢集不可用時，所有對叢集的操作做都不可用，收到((error) CLUSTERDOWN The cluster is down)錯誤。如果叢集任意master掛掉，且當前master沒有slave，叢集進入fail狀態，也可以理解成進群的slot對映[0-16383]不完成時進入fail狀態。如果進群超過半數以上master掛掉，無論是否有slave叢集進入fail狀態。

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E7%8E%AF%E5%A2%83%E6%90%AD%E5%BB%BA "環境搭建")環境搭建

現在，我們進行叢集環境搭建。叢集環境至少需要3個主伺服器節點。本次測試，使用另外3個節點作為從伺服器的節點，即3個主伺服器，3個從伺服器。

修改配置檔案，其它的保持預設即可。

<pre>

1.  # 根據實際情況修改
2.  port 7000  
3.  # 允許redis支援叢集模式
4.  cluster-enabled yes 
5.  # 節點配置檔案，由redis自動維護
6.  cluster-config-file nodes.conf 
7.  # 節點超時毫秒
8.  cluster-node-timeout 5000  
9.  # 開啟AOF同步模式
10.  appendonly yes

</pre>

### [](http://blog.720ui.com/2016/redis_action_04_cluster/#%E5%88%9B%E5%BB%BA%E9%9B%86%E7%BE%A4 "建立叢集")建立叢集

目前這些例項雖然都開啟了cluster模式，但是彼此還不認識對方，接下來可以透過Redis叢集的命令列工具redis-trib.rb來完成叢集建立。
首先，下載 [https://raw.githubusercontent.com/antirez/redis/unstable/src/redis-trib.rb](https://raw.githubusercontent.com/antirez/redis/unstable/src/redis-trib.rb "redis-trib.rb")。

然後，搭建Redis 的 Ruby 支援環境。這裡，不進行擴充套件，參考相關文件。

現在，接下來執行以下命令。這個命令在這裡用於建立一個新的叢集, 選項–replicas 1 表示我們希望為叢集中的每個主節點建立一個從節點。

<pre>

1.  redis-trib.rb create --replicas 1  127.0.0.1:7001  127.0.0.1:7002  127.0.0.1:7003  127.0.0.1:7004  127.0.0.1:7005  127.0.0.1:7006

</pre>

![](http://image.chenyongjun.vip/redis3-cluster03.png)

5.3、測試
![](http://image.chenyongjun.vip/redis3-cluster04.png)

探索Redis設計與實現13：Redis叢集機制及一個Redis架構演進例項

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