Linux部署Redis数据库主从架构

一、Redis主从概述

为了提升redis高可用性，我们除了备份redis dump数据之外，还需要创建Redis主从架构，可以利用从将数据库持久化（数据持久化通俗讲就是把数据保存到磁盘上，保证不会因为断电等因素丢失数据。

Redis需要经常将内存中的数据同步到磁盘来保证持久化。Redis支持两种持久化方式，一种是 Snapshotting（快照）也是默认方式，另一种是Append-only file（缩写aof）的方式。）

Redis主从复制，当用户往Master端写入数据时，通过Redis Sync机制将数据文件发送至Slave，Slave也会执行相同的操作确保数据一致；且实现Redis的主从复制非常简单。同时slave上还可以开启二级slave，三级slave从库，跟MySQL的主从类似。

Redis的复制功能是支持多个数据库之间的数据同步。一类是主数据库（master）一类是从数据库（slave），主数据库可以进行读写操作，当发生写操作的时候自动将数据同步到从数据库，而从数据库一般是只读的，并接收主数据库同步过来的数据，一个主数据库可以有多个从数据库，而一个从数据库只能有一个主数据库。

通过Redis的复制功能可以很好的实现数据库的读写分离，提高服务器的负载能力。主数据库主要进行写操作，而从数据库负责读操作。

二、主从复制过程

过程

1）当一个从数据库启动时，会向主数据库发送sync命令，

2）主数据库接收到sync命令后会开始在后台保存快照（执行rdb操作），并将保存期间接收到的命令缓存起来

3）当快照完成后，redis会将快照文件和所有缓存的命令发送给从数据库。

4）从数据库收到后，会载入快照文件并执行收到的缓存的命令。

注意：redis2.8之前的版本：当主从数据库同步的时候从数据库因为网络原因断开重连后会重新执行上述操作，不支持断点续传。redis2.8版本之后支持断点续传。

三、Redis数据库主从架构部署

Redis主从结构支持一主多从

主节点：192.168.60.91

从节点：192.168.60.94

注意：所有从节点的配置都一样

Redis主从配置非常简单，只需要在Redis丛库192.168.60.94配置中设置如下指令，slaveof表示指定主库的IP，192.168.60.91为master服务器，6379为master服务器Redis端口，配置方法如下：

方式1：手动修改配置文件

1）只需要额外修改从节点中redis的配置文件中的slaveof属性即可

[root@localhost ~]# vim /etc/redis.conf

slaveof 192.168.60.91 6379

#保存，重启redis主库、从库服务即可

2）测试

在Redis主库创建key及values，如图所示

3）登录Redis从库查看，如图所示

[root@localhost ~]# redis-cli

127.0.0.1:6379> keys *

127.0.0.1:6379> get test

方式2：动态设置

通过redis-cli 连接到从节点服务器，执行下面命令即可。

[root@localhost ~]# redis-cli

127.0.0.1:6379> slaveof 192.168.60.91 6379

127.0.0.1:6379> keys *

127.0.0.1:6379> get test

注意事项

如果你使用主从复制，那么要确保你的master激活了持久化，或者确保它不会在当掉后自动重启。原因：

slave是master的完整备份，因此如果master通过一个空数据集重启，slave也会被清掉。

在配置redis复制功能的时候如果主数据库设置了密码，需要在从数据的配置文件中通过masterauth参数设置主数据库的密码，这样从数据库在连接主数据库时就会自动使用auth命令认证了。相当于做了一个免密码登录。

Redis数据备份与恢复

Redis所有数据都是保存在内存中，Redis数据备份可以定期的通过异步方式保存到磁盘上，该方式称为半持久化模式，如果每一次数据变化都写入aof文件里面，则称为全持久化模式。同时还可以基于Redis主从复制实现Redis备份与恢复。

半持久化RDB模式

半持久化RDB模式也是Redis备份默认方式，是通过快照（snapshotting）完成的，当符合在Redis.conf配置文件中设置的条件时Redis会自动将内存中的所有数据进行快照并存储在硬盘上，完成数据备份。

Redis进行RDB快照的条件由用户在配置文件中自定义，由两个参数构成：时间和改动的键的个数。当在指定的时间内被更改的键的个数大于指定的数值时就会进行快照。在配置文件中已经预置了3个条件：

save         900     1                #900秒内有至少1个键被更改则进行快照；

save         300     10              #300秒内有至少10个键被更改则进行快照；

save         60       10000        #60秒内有至少10000个键被更改则进行快照。

默认可以存在多个条件，条件之间是"或"的关系，只要满足其中一个条件，就会进行快照。 如果想要禁用自动快照，只需要将所有的save参数删除即可。Redis默认会将快照文件存储在Redis数据目录，默认文件名为：dump.rdb文件，可以通过配置dir和dbfilename两个参数分别指定快照文件的存储路径和文件名。也可以在Redis命令行执行config get dir获取Redis数据保存路径，如图所示

Redis实现快照的过程，Redis使用fork函数复制一份当前进程（父进程）的副本（子进程），父进程继续接收并处理客户端发来的命令，而子进程开始将内存中的数据写入硬盘中的临时文件，当子进程写入完所有数据后会用该临时文件替换旧的RDB文件，至此一次快照操作完成。

执行fork的时操作系统会使用写时复制（copy-on-write）策略，即fork函数发生的一刻父子进程共享同一内存数据，当父进程要更改其中某片数据时，操作系统会将该片数据复制一份以保证子进程的数据不受影响，所以新的RDB文件存储的是执行fork一刻的内存数据。

Redis在进行快照的过程中不会修改RDB文件，只有快照结束后才会将旧的文件替换成新的，也就是说任何时候RDB文件都是完整的。这使得我们可以通过定时备份RDB文件来实 现Redis数据库备份。

RDB文件是经过压缩（可以配置rdbcompression参数以禁用压缩节省CPU占用）的二进制格式，所以占用的空间会小于内存中的数据大小，更加利于传输。除了自动快照，还可以手动发送SAVE和BGSAVE命令让Redis执行快照，两个命令的区别在于，前者是由主进程进行快照操作，会阻塞住其他请求，后者会通过fork子进程进行快照操作。

Redis启动后会读取RDB快照文件，将数据从硬盘载入到内存，根据数据量大小与结构和服务器性能不同，通常将一个记录一千万个字符串类型键、大小为1GB的快照文件载入到内存中需花费20～30秒钟。

通过RDB方式实现持久化，一旦Redis异常退出，就会丢失最后一次快照以后更改的所有数据。此时需要开发者根据具体的应用场合，通过组合设置自动快照条件的方式来将可能发生的数据损失控制在能够接受的范围。

半持久化AOF模式

如果数据很重要无法承受任何损失，可以考虑使用AOF方式进行持久化，默认Redis没有开启AOF(append only file)方式的全持久化模式。

在启动时Redis会逐个执行AOF文件中的命令来将硬盘中的数据载入到内存中，载入的速度相较RDB会慢一些，开启AOF持久化后每执行一条会更改Redis中的数据的命令，Redis就会将该命令写入硬盘中的AOF文件。AOF文件的保存位置和RDB文件的位置相同，都是通过dir参数设置的，默认的文件名是appendonly.aof，可以通过appendfilename参数修改该名称。

Redis允许同时开启AOF和RDB，既保证了数据安全又使得进行备份等操作十分容易。此时重新启动Redis后Redis会使用AOF文件来恢复数据，因为AOF方式的持久化可能丢失的数据更少，可以在redis.conf中通过appendonly参数开启Redis AOF全持久化模式：

appendonly yes
appendfilename appendonly.aof
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
appendfsync always
#appendfsync everysec
#appendfsync no

Redis AOF持久化参数配置详解：

appendonly yes                          #开启AOF持久化功能；
appendfilename appendonly.aof           #AOF持久化保存文件名；
appendfsync always                      #每次执行写入都会执行同步，最安全也最慢；
#appendfsync everysec                   #每秒执行一次同步操作；
#appendfsync no                         #不主动进行同步操作，而是完全交由操作系统来做，每30秒一次，最快也最不安全；
auto-aof-rewrite-percentage 100        #当AOF文件大小超过上一次重写时的AOF文件大小的百分之多少时会再次进行重写，如果之前没有重写过，则以启动时的AOF文件大小为依据；
auto-aof-rewrite-min-size 64mb         #允许重写的最小AOF文件大小配置写入AOF文件后，要求系统刷新硬盘缓存的机制。

Redis主从复制备份

通过持久化功能，Redis保证了即使在服务器重启的情况下也不会损失（或少量损失）数据。但是由于数据是存储在一台服务器上的，如果这台服务器的硬盘出现故障，也会导致数据丢失。

为了避免单点故障，我们希望将数据库复制多个副本以部署在不同的服务器上，即使只有一台服务器出现故障其他服务器依然可以继续提供服务，这就要求当一台服务器上的数据库更新后，可以自动将更新的数据同步到其他服务器上，Redis提供了复制（replication）功能可以自动实现同步的过程。通过配置文件在Redis从数据库中配置文件中加入slaveof master-ip master-port即可，主数据库无需配置。

Redis主从复制优点及应用场景， WEB应用程序可以基于主从同步实现读写分离以提高服务器的负载能力。在常见的场景中，读的频率一般比较大，当单机Redis无法应付大量的读请求时，可以通过复制功能建立多个从数据库，主数据库只进行写操作，而从数据库负责读操作，还可以基于LVS+keepalived+Redis对Redis实现均和高可用。

从数据库持久化持久化通常相对比较耗时，为了提高性能，可以通过复制功能建立一个（或若干个）从数据库，并在从数据库中启用持久化，同时在主数据库禁用持久化。

当从数据库崩溃时重启后主数据库会自动将数据同步过来，所以无需担心数据丢失。而当主数据库崩溃时，需要在从数据库中使用SLAVEOF NO ONE命令将从数据库提升成主数据库继续服务，并在原来的主数据库启动后使用SLAVE OF命令将其设置成新的主数据库的从数据库，即可将数据同步回来。