Redis-Sentinel高可用部署

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一、Redis Sentinel简介

Redis Sentinel是redis自带的集群管理工具,主要功能有

· 监控(Monitoring): Redis Sentinel实时监控主服务器和从服务器运行状态。

· 提醒(Notification):当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时, Redis Sentinel 可以向系统管理员发送通知, 也可以通过 API 向其他程序发送通知。

· 自动故障转移(Automatic failover): 当一个主服务器不能正常工作时,Redis Sentinel 可以将一个从服务器升级为主服务器, 并对其他从服务器进行配置,让它们使用新的主服务器。当应用程序连接到 Redis 服务器时, Redis Sentinel会告之新的主服务器地址和端口。

Redis Sentinel 是一个分布式系统, 你可以在架构中运行多个 Sentinel 进程,这些进程通过相互通讯来判断一个主服务器是否断线,以及是否应该执行故障转移。

在配置Redis Sentinel时,至少需要有1个Master和1个Slave。当Master失效后,Redis Sentinel会报出失效警告,并通过自动故障转移将Slave提升为Master,并提供读写服务;当失效的Master恢复后,Redis Sentinel会自动识别,将Master自动转换为Slave并完成数据同步。

通过Redis Sentinel可以实现Redis零手工干预并且短时间内进行M-S切换,减少业务影响时间。

二、硬件需求

为了预防单节点故障,需要至少两台服务器,配置要求一致。

三、拓扑结构

在两个服务器中分别都部署Redis和Redis Sentinel。当Master中的Redis出现故障时(Redis进程终止、服务器僵死、服务器断电等),由Redis Sentinel将Master权限切换至Slave Redis中,并将只读模式更改为可读可写模式。应用程序通过Redis Sentinal确定当前Master Redis位置,进行重新连接。

根据业务模式,可以制定两种拓扑结构:单M-S结构和双M-S结构。如果有足够多的服务器,可以配置多M-S结构。

1、单M-S结构

单M-S结构特点是在Master服务器中配置Master Redis(Redis-1M)和Master Sentinel(Sentinel-1M)。Slave服务器中配置Slave Redis(Redis-1S)和Slave Sentinel(Sentinel-1S)。其中 Master Redis可以提供读写服务,但是Slave Redis只能提供只读服务。因此,在业务压力比较大的情况下,可以选择将只读业务放在Slave Redis中进行。

2、双M-S结构

双M-S结构的特点是在每台服务器上配置一个Master Redis,同时部署一个Slave Redis。由两个Redis Sentinel同时对4个Redis进行监控。两个Master Redis可以同时对应用程序提供读写服务,即便其中一个服务器出现故障,另一个服务器也可以同时运行两个Master Redis提供读写服务。缺点是两个Master redis之间无法实现数据共享,不适合存在大量用户数据关联的应用使用。

3、优劣对比

两个结构各有优缺点,分别适用于不同的应用场景:

单M-S结构适用于不同用户数据存在关联,但应用可以实现读写分离的业务模式。Master主要提供写操作,Slave主要提供读操作,充分利用硬件资源。

双(多)M-S结构适用于用户间不存在或者存在较少的数据关联的业务模式,读写效率是单M-S的两(多)倍,但要求故障时单台服务器能够承担两个Mater Redis的资源需求。

四、配置部署

单M-S结构和双M-S结构配置相差无几,下面以双M-S结构配置为例。

1、Redis配置

1)Master Redis配置

在Server-1M上配置Redis-1M

# vi redis-1M.conf
## master redis-1M
## daemonize默认为no,修改为yes,启用后台运行
daemonize yes

# Redis 默认pid 文件位置redis.pid
#当运行多个 redis 服务时,需要指定不同的 pid 文件和端口
pidfile redis-1M.pid

##端口号
port 6379

##验证口令   
requirepass ************* 
masterauth *************

#绑定可连接Redis的IP地址,不设置将处理所有请求
# bind 127.0.0.1

#客户端连接的超时时间,单位为秒,超时后会关闭连接(0为不设置)
timeout 0

#日志记录等级
loglevel notice

#设置数据库的个数
databases 16
#日志刷新策略(Master禁用)
#save 900 1
#save 300 10
#save 60 10000

#是否使用压缩镜像备份
rdbcompression yes

#镜像备份文件的文件名
dbfilename redis-1M_dump.rdb

#镜像备份路径,默认值为 ./
dir /redis/backup

#设置该数据库为其他数据库的从数据库,主库无需设置
#slaveof
# slaveof

#指定与主数据库连接时需要的密码验证,主库无需设置
#masterauth
#masterauth

#如果 slave-serve-stale-data 设置成 'no',slave会返回"SYNC with master in #progress"错误信息,但 INFO和SLAVEOF命令除外。
slave-serve-stale-data yes

#客户端连接访问口令
# requirepass foobared

#限制同时连接的客户数量,防止过多的client导致内存耗尽。如果有足够内存可以不进行#设置
#maxclients 10000

#设置redis能够使用的最大内存。
# maxmemory

##启用增量(Master禁用) 
appendonly no

#增量日志文件名,默认值为appendonly.aof
appendfilename appendonly.aof

#设置对 appendonly.aof 文件进行同步的频率
#always 表示每次有写操作都进行同步,everysec 表示对写操作进行累积,每秒同步一次。
#no表示等操作系统进行数据缓存同步到磁盘,都进行同步,everysec 表示对写操作进行累#积,每秒同步一次
appendfsync everysec

#是否重置Hash表
#设置成yes后redis将每100毫秒使用1毫秒CPU时间来对redis的hash表重新hash,##可降低内存的使用。当使用场景有较为严格的实时性需求,不能接受Redis时不时的对请##求有2毫秒的延迟的话,把这项配置为no。如果没有这么严格的实时性要求,可以设置为 #yes,能够尽可能快的释放内存。
activerehashing yes

##Slave开启只读模式
slave-read-only yes

 在Server-1S上配置Redis-2M

# vi redis-2M.conf
## master redis-2M
# Redis 默认pid 文件位置redis.pid
#当运行多个 redis 服务时,需要指定不同的 pid 文件和端口
pidfile redis-2M.pid

#镜像备份文件的文件名
dbfilename redis-1M_dump.rdb

#日志刷新策略(Slave启用)
save 900 1
save 300 10
save 60 10000

#-----------------其他参数与redis-1M保持一致-----------------
daemonize yes
#……

 2)Slave Redis配置

在Server-1S上配置Redis-1S

# Redis 默认pid 文件位置redis.pid
#当运行多个 redis 服务时,需要指定不同的 pid 文件和端口
pidfile redis-1S.pid

##端口号
port 7379

#镜像备份文件的文件名
dbfilename redis-1S_dump.rdb

#设置该数据库为其他数据库的从数据库,主库无需设置
Slaveof server-1M 6379

##启用增量(Master禁用) 
appendonly yes

#-----------------其他参数与redis-1M保持一致-----------------
daemonize yes
#……

 在Server-1M上配置Redis-2S

# Redis 默认pid 文件位置redis.pid
#当运行多个 redis 服务时,需要指定不同的 pid 文件和端口
pidfile redis-2S.pid

##端口号
port 7379

#镜像备份文件的文件名
dbfilename redis-2S_dump.rdb

#设置该数据库为其他数据库的从数据库,主库无需设置
Slaveof server-1S 6379

#-----------------其他参数与redis-2M保持一致-----------------
daemonize yes
#……

2、Redis Sentinel配置

sentinel只需要监控master,不用指定slave,sentinel会通过pub/sub机制自动发现所有的slave

在Server-1M上配置Sentinel-1M

vi sentinel-1M.conf
#Master redis-1M
#hostname server-1M
#ip 192.168.84.129

#端口号
port 26379

sentinel monitor server-1M 192.168.84.129 6379 1
sentinel down-after-milliseconds server-1M 5000
sentinel failover-timeout server-1M 900000
sentinel can-failover server-1M yes
sentinel parallel-syncs server-1M 1

#Master redis-1S
#hostname server-1S
#ip 192.168.84.128
sentinel monitor server-1S 192.168.84.128 6379 1
sentinel down-after-milliseconds server-1S 5000
sentinel failover-timeout server-1S 900000
sentinel can-failover server-1S yes
sentinel parallel-syncs server-1S 1

 在Server-1S上配置Sentinel-1S

#Master redis-1M
#hostname server-1M
#ip 192.168.84.128


#端口号
port 27379

sentinel monitor server-1M 192.168.84.129 6379 1
sentinel down-after-milliseconds server-1M 5000
sentinel failover-timeout server-1M 900000
sentinel can-failover server-1M yes
sentinel parallel-syncs server-1M 1

#Master redis-1S
#hostname server-1S
#ip 192.168.84.128
sentinel monitor server-1S 192.168.84.128 6379 1
sentinel down-after-milliseconds server-1S 5000
sentinel failover-timeout server-1S 900000
sentinel can-failover server-1S yes
sentinel parallel-syncs server-1S 1

3、启动服务

Server-1M启动redis

redis-server redis-1M.conf
redis-server redis-2M.conf

Server-1S启动redis

redis-server redis-1S.conf
redis-server redis-2Sd.conf

检测同步

Master日志检查:

[28162] 10 Nov 23:32:11.810 * DB loaded from append only file: 0.000 seconds
[28162] 10 Nov 23:32:11.810 * The server is now ready to accept connections on port 6379
[28162] 10 Nov 23:32:35.360 * Slave ask for synchronization
[28162] 10 Nov 23:32:35.360 * Starting BGSAVE for SYNC
[28162] 10 Nov 23:32:35.361 * Background saving started by pid 28170
[28170] 10 Nov 23:32:35.373 * DB saved on disk
[28170] 10 Nov 23:32:35.375 * RDB: 0 MB of memory used by copy-on-write
[28162] 10 Nov 23:32:35.437 * Background saving terminated with success
[28162] 10 Nov 23:32:35.438 * Synchronization with slave succeeded

Slave日志检查:

[28091] 10 Nov 23:27:15.908 * DB loaded from append only file: 0.001 seconds
[28091] 10 Nov 23:27:15.908 * The server is now ready to accept connections on port 6389
[28091] 10 Nov 23:27:15.944 * Connecting to MASTER...
[28091] 10 Nov 23:27:15.947 * MASTER <-> SLAVE sync started
[28091] 10 Nov 23:27:15.951 * Non blocking connect for SYNC fired the event.
[28091] 10 Nov 23:27:15.952 * Master replied to PING, replication can continue...
[28091] 10 Nov 23:27:15.990 * MASTER <-> SLAVE sync: receiving 50 bytes from master
[28091] 10 Nov 23:27:15.990 * MASTER <-> SLAVE sync: Loading DB in memory
[28091] 10 Nov 23:27:15.991 * MASTER <-> SLAVE sync: Finished with success
[28091] 10 Nov 23:27:15.993 * Background append only file rewriting started by pid 28094
[28094] 10 Nov 23:27:15.998 * SYNC append only file rewrite performed
[28094] 10 Nov 23:27:15.998 * AOF rewrite: 0 MB of memory used by copy-on-write
[28091] 10 Nov 23:27:16.047 * Background AOF rewrite terminated with success
[28091] 10 Nov 23:27:16.047 * Parent diff successfully flushed to the rewritten AOF (0 bytes)
[28091] 10 Nov 23:27:16.048 * Background AOF rewrite finished successfully

启动sentinel服务

redis-server sentinel-1M.conf --sentinel
[28156] 10 Nov 23:33:22.337 * +slave slave 192.168.84.129:6389 192.168.84.129 6389 @server-1S 192.168.84.128 6379
[28156] 10 Nov 23:39:37.071 # +sdown sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1S 192.168.84.128 6379
[28156] 10 Nov 23:39:37.072 # +sdown sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1M 192.168.84.129 6379
[28156] 10 Nov 23:40:05.438 # -sdown sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1S 192.168.84.128 6379
[28156] 10 Nov 23:40:05.438 # -sdown sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1M 192.168.84.129 6379
[28156] 10 Nov 23:40:10.262 * -dup-sentinel masterserver-1S 192.168.84.128 6379 #duplicate of 192.168.84.128:26389 or e453a45a5e1421519dcbe00a199f203579b27b0f
[28156] 10 Nov 23:40:10.263 * +sentinel sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1S 192.168.84.128 6379
[28156] 10 Nov 23:40:10.263 * -dup-sentinel masterserver-1M 192.168.84.129 6379 #duplicate of 192.168.84.128:26389 or e453a45a5e1421519dcbe00a199f203579b27b0f
[28156] 10 Nov 23:40:10.263 * +sentinel sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1M 192.168.84.129 6379
redis-server sentinel-1S.conf --sentinel
[16383] 10 Nov 23:40:05.499 * +slave slave 192.168.84.129:6389 192.168.84.129 6389 @server-1S 192.168.84.128 6379
[16383] 10 Nov 23:40:05.500 * +slave slave 192.168.84.128:6389 192.168.84.128 6389 @server-1M 192.168.84.129 6379
[16383] 10 Nov 23:40:06.098 * +sentinel sentinel 192.168.84.129:26379 192.168.84.129 26379 @server-1S 192.168.84.128 6379
[16383] 10 Nov 23:40:08.404 * +sentinel sentinel 192.168.84.129:26379 192.168.84.129 26379 @server-1M 192.168.84.129 6379

4、故障模拟检测

模拟redis-1M(Master 192.168.84.129 6379)故障,sentinel自动检测状态,然后切换至redis-1S(Slave 192.168.84.128 6389),并将redis-1M转移为redis-1S的slave,状态为+sdown。

[28156] 11 Nov 00:42:48.431 # +sdown masterserver-1M 192.168.84.129 6379
[28156] 11 Nov 00:42:48.431 # +odown masterserver-1M 192.168.84.129 6379 #quorum 1/1
[28156] 11 Nov 00:42:56.570 # +failover-detected masterserver-1M 192.168.84.129 6379
[28156] 11 Nov 00:42:56.670 # +failover-end masterserver-1M 192.168.84.129 6379
[28156] 11 Nov 00:42:56.670 # +switch-masterserver-1M 192.168.84.129 6379 192.168.84.128 6389
[28156] 11 Nov 00:42:57.055 * +sentinel sentinel 192.168.84.128:26389 192.168.84.128 26389 @server-1M 192.168.84.128 6389
[28156] 11 Nov 00:43:01.688 # +sdown slave 192.168.84.129:6379 192.168.84.129 6379 @server-1M 192.168.84.128 6389

五、备份恢复

1、备份策略

Redis提供两种相对有效的备份方法:RDB和AOF。

RDB是在某个时间点将内存中的所有数据的快照保存到磁盘上,在数据恢复时,可以恢复备份时间以前的所有数据,但无法恢复备份时间点后面的数据。

AOF是以协议文本的方式,将所有对数据库进行过写入的命令(及其参数)记录到 AOF 文件,以此达到记录数据库状态的目的。优点是基本可以实现数据无丢失(缓存的数据有可能丢失),缺点是随着数据量的持续增加,AOF文件也会越来越大。

在保证数据安全的情况下,尽量避免因备份数据消耗过多的Redis资源,采用如下备份策略:

Master端:不采用任何备份机制

Slave端:采用AOF(严格数据要求时可同时开启RDB),每天将AOF文件备份至备份服务器。

为了最大限度减少Master端的资源干扰,将备份相关全部迁移至Slave端完成。同时这样也有缺点,当Master挂掉后,应用服务切换至Slave端,此时的Slave端的负载将会很大。目前Redis不支持RDB和AOF参数动态修改,需要重启Redis生效,希望能在新的版本中实现更高效的修改方式。

2、灾难恢复

  • 当Master端Redis服务崩溃(包含主机断电、进程消失等),Redis sentinel将Slave切换为读写状态,提供生产服务。通过故障诊断修复Master,启动后会自动加入Sentinel并从Slave端完成数据同步,但不会切换。
  • 当Master和Slave同时崩溃(如机房断电),启动服务器后,将备份服务器最新的AOF备份拷贝至Master端,启动Master。一切完成后再启动Slave。

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