Redis实战--Redis的数据持久化与搭建Redis主从复制模式和搭建Redis的哨兵模式

        Redis作为一个高性能的key-value数据库，广泛应用于缓存、消息队列、排行榜等场景。然而，Redis是基于内存的数据库，这意味着一旦服务器宕机，内存中的数据就会丢失。为了解决这个问题，Redis提供了数据持久化的机制，包括RDB和AOF两种方式。此外，为了提高数据的可用性和可扩展性，Redis还支持主从复制和哨兵模式。本文将详细介绍Redis的数据持久化机制、如何搭建Redis主从复制模式以及如何搭建Redis的哨兵模式。

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一、Redis的数据持久化

1）为什么要持久化？

        Redis是基于内存的数据库，其优点是速度快，但缺点是数据容易丢失。为了解决这个问题，Redis提供了两种持久化机制：RDB和AOF。

2）RDB持久化

        RDB持久化是通过创建数据的快照来实现的。

在redis.conf文件中，默认开启了RDB持久化：

操作越频发，保存的间隔时间越短

目前默认的配置：

save 900 1 代表如果用户在900秒内（15分钟）操作redis一次以上就保存一下。
通过如上的配置，我们得出一个结论，用户只要操作redis越频繁，保存的间隔时间就短。

RDB持久化有两种命令：SAVE和BGSAVE。

SAVE 和 BGSAVE 两个命令都会调用 rdbSave 函数，但它们调用的方式各有不同：
1）SAVE 直接调用 rdbSave ，阻塞 Redis 主进程，直到保存完成为止。在主进程阻塞期间，服务器不能处理客户端的任何请求。
2）BGSAVE 则 fork 出一个子进程，子进程负责调用 rdbSave ，并在保存完成之后向主进程发送信号，通知保存已完成。 Redis 服务器在BGSAVE 执行期间仍然可以继续处理客户端的请求。

bg = backgroud的意思，这两个命令都是手动的保存数据。

RDB方案优点

1、对性能影响最小。如前文所述，Redis在保存RDB快照时会fork出子进程进行，几乎不影响Redis处理客户端请求的效率。

2、每次快照会生成一个完整的数据快照文件，所以可以辅以其他手段保存多个时间点的快照（例如把每天0点的快照备份至其他存储媒介中），作为非常可靠的灾难恢复手段。3、使用RDB文件进行数据恢复比使用AOF要快很多

RDB方案缺点

1、快照是定期生成的，所以在Redis crash时或多或少会丢失一部分数据。

如果数据集非常大且CPU不够强（比如单核CPU），Redis在fork子进程时可能会消耗相对较长的时间，影响Redis对外提供服务的能力

3）AOF持久化

        AOF持久化是通过记录每次执行的命令来实现的。这种方式每操作一次就保存一次，数据安全性更高，但性能会有一定影响。

 AOF功能会产生aof文件，这个文件会越来越大，如何处理？ redis有一个rewrite功能。

        随着AOF不断地记录写操作日志，因为所有的操作都会记录，所以必定会出现一些无用的日志。大量无用的日志会让AOF文件过大，也会让数据恢复的时间过长。不过Redis提供了AOF rewrite功能，可以重写AOF文件，只保留能够把数据恢复到最新状态的最小写操作集。        

        AOF rewrite可以通过BGREWRITEAOF命令触发，也可以配置Redis定期自动进行：
auto-aof-rewrite-percentage 100 auto-aof-rewrite-min-size 64mb
上面配置的含义是，Redis在每次AOF rewrite时，会记录完成rewrite后的AOF日志大小，当AOF日志大小在该基础上增长了100%后，自动进行AOF rewrite。同时如果增长的大小没有达到64mb，则不会进行rewrite。

AOF文件     10M --> 20M 增长100%会触发 rewrite功能
                    变大了64M --> 也会触发rewrite 

AOF优点

1、最安全，在启用appendfsync always时，任何已写入的数据都不会丢失，使用在启用appendfsync everysec也至多只会丢失1秒的数据

2、AOF文件在发生断电等问题时也不会损坏，即使出现了某条日志只写入了一半的情况，也可以使用redis-check-aof工具轻松修复。

3、AOF文件易读，可修改，在进行了某些错误的数据清除操作后，只要AOF文件没有rewrite，就可以把AOF文件备份出来，把错误的命令删除，然后恢复数据。

AOF的缺点

1、AOF文件通常比RDB文件更大
2、性能消耗比RDB高
3、数据恢复速度比RDB慢

 

AOF方案配置

在redis中，aof的持久化机制默认是关闭的
AOF持久化，默认是关闭的，默认是打开RDB持久化

appendonly yes，可以打开AOF持久化机制，在生产环境里面，一般来说AOF都是要打开的，除非你说随便丢个几分钟的数据也无所谓
打开AOF持久化机制之后，redis每次接收到一条写命令，就会写入日志文件中，当然是先写入os cache的，然后每隔一定时间再fsync一下
而且即使AOF和RDB都开启了，redis重启的时候，也是优先通过AOF进行数据恢复的，因为aof数据比较完整
可以配置AOF的fsync策略，有三种策略可以选择，一种是每次写入一条数据就执行一次fsync; 一种是每隔一秒执行一次fsync; 一种是不主动执行fsync
always: 每次写入一条数据，立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去，性能非常非常差，吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢，那就只能这样了
在redis当中默认的AOF持久化机制都是关闭的。

# appendfsync always
always: 每次写入一条数据，立即将这个数据对应的写日志fsync到磁盘上去，性能非常非常差，吞吐量很低; 确保说redis里的数据一条都不丢，那就只能这样了

appendfsync everysec

每秒将os cache中的数据fsync到磁盘，这个最常用的，生产环境一般都这么配置，性能很高，QPS还是可以上万的
# appendfsync no

4. 综合比较

        RDB和AOF各有优缺点，可以根据业务需求选择合适的持久化策略。如果对数据完整性要求高，可以选择AOF；如果对性能要求高，可以选择RDB。

RDB （丢数据比较频繁）
AOF(稍微慢，但是相对来讲数据比较安全) 默认不开启。
    AOF的保持机制： always  everysec  no
    AOF 还有rewrite机制：日志有很多是垃圾数据，需要挑选一下。

二、Redis主从复制

1） 为什么要主从复制？

 主从复制可以实现数据同步和读写分离，提高系统的可用性和可扩展性。

2.）搭建主从复制

搭建主从复制

我们的方案就是在服务器上安装主从，一个主，两个从，在redis.conf中配置主从关系。例如：

[root@caiji bin]# mkdir mastersalves
[root@caiji bin]# cp redis.conf ./mastersalves/

配置隶属关系

修改从节点的配置文件 ，这个配置很重要，一定要配置

redis5.0 需要如下配置

# replicaof <masterip> <masterport>
replicaof bigdata01 6379

检查一下以前的配置是否修改了：

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配置日志文件和数据目录

产生的日志
mkdir -p /usr/local/bin/mastersalves/logs
产生的数据      
mkdir -p /usr/local/bin/mastersalves/redisdata

数据路径

如果主节点配置了密码保护，从节点也需要配置密码：

masterauth 123456

启动主节点

./redis-server redis.conf

启动从节点

./redis-server mastersalves/redis.conf

 验证主从效果

 3）故障转移

验证主节点挂了，从节点顶上去

在从节点，cli端，输入命令

slaveof NO ONE

这种模式，虽然可以实现主从，从节点可以顶上去，但是是手动模式，不太方便。

假如主节点又修复好了，启动了，此时从节点从主节点再变为从节点：
在从节点，执行这句话
 

SLAVEOF bigdata01 6379

三、Redis的哨兵模式

1）哨兵模式解决的问题

        哨兵模式可以自动将从节点升级为主节点，解决了主从模式下无法自动故障转移的问题。

2）搭建哨兵模式

环境搭建

在 /usr/local/bin下面：
mkdir sentinel-zc

复制外面的sentinel.conf 到 sentinel-zc 文件夹下面

cp /opt/installs/redis-4.0.14/sentinel.conf sentinel-zc

修改sentinel.conf配置

修改bind

bind bigdata01

修改端口号

port 26379   第一次不需要修改
daemonize yes  表示将来的sentinel服务，后台启动

 

sentinel monitor mymaster bigdata01 6379 2

将配置文件拷贝三份，修改端口号

[root@bigdata02 sentinel-zc]# cp sentinel.conf sentinel2.conf 
[root@bigdata02 sentinel-zc]# cp sentinel.conf sentinel3.conf 

另一个修改为 26381 

假如主节点server 配置了密码，需要在sentinel.conf 文件中也配置密码：大约70行左右
    sentinel auth-pass mymaster 123456

谨记： 以上这个语句必须写在 sentinel monitor mymaster 192.168.32.129 6379 2
       的下方，否则启动报错。

启动三台sentinel 服务

先启动 redis-server 服务
./redis-server redis.conf
./redis-server mastersalves/redis.conf
再次启动 redis-sentinel服务：
./redis-sentinel sentinel-zc/sentinel.conf    
./redis-sentinel sentinel-zc/sentinel2.conf
./redis-sentinel sentinel-zc/sentinel3.conf

测试哨兵模式：将主节点杀死，从节点自动变为主节点：

 哨兵模式可以自动将从节点变为主节点（重点是：自动）

 假如这个时候主节点又启动起来了，会自动变为从节点，并且从主节点中同步数据。
相当于以前的主节点变从节点，从节点自动变主节点，而且两边数据会同步。

从节点也可以重新变为从节点，主节点变为主节点，需要手动修改。
SLAVEOF bigdata01 6379
主节点输入命令：slaveof NO ONE   变为主节点

 主节点的redis的数据默认是存储在 ./的文件夹下
启动的时候在哪里启动，数据就保存在哪里，很不方便，可以通过配置文件指定数据的位置
cd /usr/local/bin
mkdir masterdata
修改 redis.conf 
dir /usr/local/bin/masterdata

如果是哨兵模式，jedis代码做稍微的调整，当然以前的也可以使用（但是假如主节点发生了变化，代码会连接不上）。

import org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisSentinelPool;import java.util.HashSet;public class JedisSentinalPoolTest {Jedis jedis = null;@Beforepublic void initDB(){GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();// idle 空闲的 最大空闲poolConfig.setMaxIdle(200);// 最大的连接数量poolConfig.setMaxTotal(1000);// 最小空闲poolConfig.setMinIdle(5);HashSet<String> hashSet = new HashSet<>();hashSet.add("bigdata01:26379");hashSet.add("bigdata01:26380");hashSet.add("bigdata01:26381");JedisSentinelPool sentinelPool = new JedisSentinelPool("mymaster",hashSet,poolConfig,"123456");jedis =  sentinelPool.getResource();}@Afterpublic void destroyDB(){// 数据库关闭jedis.close();}/***  常见的数据库连接池有：c3p0 dbcp druid  HikariCP等*/@Testpublic void testPool(){System.out.println(jedis.get("age"));}
}

3）哨兵模式的优缺点

        哨兵模式的优点是可以实现自动故障转移，提高系统的可用性。缺点是需要额外的资源来部署哨兵节点。

结语

        通过本文的介绍，相信大家对Redis的数据持久化、主从复制和哨兵模式有了更深入的了解。在实际应用中，可以根据业务需求选择合适的持久化策略和部署模式，以提高Redis的可用性和可扩展性。