Redis集群三種方式詳解

一、Redis集群三種方式的優缺點

Redis集群主要有三種方式，分別是：一主一從、一主多從、三主三從。它們各自有優缺點：

一主一從：利用主從複製來實現數據備份，當主節點宕機時，從節點可以頂替主節點成為主節點，實現高可用性。這種方式的優點是部署簡單，不需要考慮負載均衡、數據拆分等問題。缺點則是數據容災能力有限，擴展性不夠。

一主多從：一個主節點可以配多個從節點，實現讀寫分離和負載均衡，即主節點可讀寫，從節點只讀。這種方式的優點是可擴展性較好，可根據需求調整從節點數量以滿足負載需求；能夠有效利用多台機器的計算資源，提高系統整體吞吐量；同時主節點出現故障時，從節點之間可以選舉出一台作為主節點，實現高可用性。缺點是容災能力相對一主一從模式也有限，而且主節點過多時容易導致節點間通信負擔加重。

三主三從：與一主多從類似，三個主節點通過Paxos算法協商確定，主節點之間進行複製，從節點對主節點進行讀寫分離。三主三從的優點是數據容災能力強，可擴展性較好，同時也能夠容忍多個主節點之間出現故障，具備高可用性。

二、Redis集群三種方式的配置

Redis集群的三種方式都需要在配置文件redis.conf中進行相應的配置。

1、一主一從配置

# Master節點配置
port 6379
daemonize yes
bind 127.0.0.1
pidfile /var/run/redis_6379.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis_6379.log
dir /var/lib/redis/6379
requirepass xyqzyh5678

# Slave節點配置
slaveof 127.0.0.1 6379
port 6380
daemonize yes
bind 127.0.0.1
pidfile /var/run/redis_6380.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis_6380.log
dir /var/lib/redis/6380

2、一主多從配置

# Master節點配置
port 6379
daemonize yes
bind 127.0.0.1
pidfile /var/run/redis_6379.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis_6379.log
dir /var/lib/redis/6379
requirepass xyqzyh5678

# Slave節點配置
slaveof 127.0.0.1 6379
port 6380
daemonize yes
bind 127.0.0.1
pidfile /var/run/redis_6380.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis_6380.log
dir /var/lib/redis/6380

slaveof 127.0.0.1 6379
port 6381
daemonize yes
bind 127.0.0.1
pidfile /var/run/redis_6381.pid
loglevel notice
logfile /var/log/redis/redis_6381.log
dir /var/lib/redis/6381

3、三主三從配置

# 節點1的配置
port 7001
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7001.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7001.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

# 節點2的配置
port 7002
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7002.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7002.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

# 節點3的配置
port 7003
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7003.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7003.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

# 節點4的配置
port 7004
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7004.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7004.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

# 節點5的配置
port 7005
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7005.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7005.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

# 節點6的配置
port 7006
daemonize yes
pidfile /var/run/redis_7006.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file /etc/redis/7006.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

三、Redis集群三種方式原理

1、一主一從原理：主從複製

主從複製是Redis提供的一種高可用性方案，它的實現原理是主節點將自身的數據以異步方式複製到從節點中，同時從節點可以在不影響主節點的情況下，對複製過來的數據進行讀取操作。

主從複製的實現利用的是Redis的RDB文件，當主節點執行寫操作時，Redis會將同步方式同時將命令更新到AOF文件和內存數據庫中，隨後向綁定的所有從節點發送同步命令，從節點根據同步命令更新自己的內存數據庫。

2、一主多從原理：主從複製+讀寫分離

一主多從結構與一主一從類似，在此不再詳細闡述。它的讀寫分離實現原理是將寫操作全部交給主節點處理，而讀操作則可以由主節點和從節點共同承擔。當從節點發起讀操作時，Redis會將同步命令發送到主節點，讓主節點將最新的數據同步到從節點中，然後從節點就能夠對數據進行讀操作了。

3、三主三從原理：Paxos算法實現數據同步

三主三從模式是Redis集群的最佳實踐，它使用Paxos算法實現數據同步，從而保證在任意節點故障或網絡分區的情況下，系統仍然能夠正常運行。

Paxos算法是由Leslie Lamport於1990年提出的一種基於消息傳遞的一致性算法。它的實質是通過消息傳遞機制，保證多個進程在數值上的一致性。在Redis中，三個主節點通過Paxos算法協商確定數據的一致性，從節點對主節點進行讀寫分離，每個主節點都會將數據複製到其他兩個主節點和它們的從節點，從而實現數據的同步和備份。

四、Redis集群節點

在Redis集群中，節點可以分為主節點和從節點兩種類型。主節點負責數據的存儲和管理，從節點則通過主節點進行數據的同步和讀寫分離。

Redis集群中有三種角色，分別是：主節點、從節點和無狀態節點。在三主三從結構中，每個主節點綁定兩個從節點，同時充當無狀態節點以處理請求。

主節點的職責是負責數據的寫入和同步。當它的一個從節點崩潰時，它會自動選出一個從節點充當備份。

從節點則負責數據的讀取，並通過心跳機制與主節點保持同步。當主節點故障時，從節點之間會選舉出一台作為新的主節點，其他從節點則成為新的從節點。

無狀態節點（Non-Data-Sharing Node）既不保存數據，也不影響數據的分割和分發，僅用於處理客戶端發來的請求。每個主節點在接收到請求時，會通過哈希函數將其轉發給對應的無狀態節點，該節點負責將請求的變更同步到主節點和從節點中。

五、Redis集群搭建

1、Redis單節點搭建

首先安裝Redis並執行以下命令啟動服務：

sudo apt install redis-server
sudo systemctl start redis-server

然後在redis.conf配置文件中添加以下內容：

dbfilename dump.rdb
appendonly yes

運行以下命令重啟Redis：

sudo systemctl restart redis-server

至此，Redis單節點搭建完成。

2、Redis三主三從集群搭建

首先下載安裝Redis，並將其安裝在三個不同的服務器上。安裝完成後在每個節點的redis.conf配置文件中添加以下內容：

port 7000
pidfile /var/run/redis_7000.pid
cluster-enabled yes
cluster-config-file nodes.conf
cluster-node-timeout 15000
appendonly yes

然後啟動三個節點的Redis，使用以下命令創建集群：

redis-cli --cluster create 192.168.1.2:7000 192.168.1.3:7000 192.168.1.4:7000

在通過正常的Redis客戶端進行連接和操作前，需要先進行節點驗證：

redis-cli --cluster check 192.168.1.2:7000
redis-cli --cluster check 192.168.1.3:7000
redis-cli --cluster check 192.168.1.4:7000

至此，Redis三主三從集群搭建完成。

六、Redis集群原理

Redis集群的工作方式是，將數據按一定規則分散到多個節點上，同時每個節點維護一份部分數據的拷貝，當需要訪問數據時，會先計算出該數據應該在哪個節點上，然後進行訪問。

Redis集群內部採用的哈希槽分配算法，將哈希值在0~16383之間的整數劃分為16384個桶，每個桶對應一個槽。當執行SET、GET等操作時，根據操作的key計算出哈希值，並根據哈希值計算出對應的槽，然後將數據存儲在該槽對應的節點上。如果對應節點宕機，則由備份節點接管槽的數據。

Redis集群的節點之間使用Gossip通信，用於集群的成員發現和狀態更新。每個節點都會向集群中的一部分節點發送PING消息，在收到PING消息時，節點會回復PONG消息，用於確認集群中的節點是否正常工作。當節點感知到集群中有節點宕機時，會將宕機信息廣播給其他節點。

七、Redis Cluster集群

Redis Cluster是Redis官方提供的集群方案，它基於Redis的多節點模型，以一定規則將數據分散到多個節點上，從而保證數據的高可用性和負載均衡。

Redis Cluster的主要特點是：

• 分布式：數據在多個節點之間分
  

  原創文章，作者：小藍，如若轉載，請註明出處：https://www.506064.com/zh-hant/n/271294.html