淺談Redis哨兵模式高可用解決方案

2022-03-01 13:04:58

一、序言

Redis高可用有兩種模式：哨兵模式和叢集模式，本文基於哨兵模式搭建一主兩從三哨兵Redis高可用服務。

1、目標與收穫

一主兩從三哨兵Redis服務，基本能夠滿足中小型專案的高可用要求，使用Supervisor監控並管理Redis範例。通過本文將完成如下目標：

哨兵模式服務規劃與搭建

哨兵模式服務相比於單機版服務更加可靠，適合讀寫分離、資料量不是很大、要求可靠穩定性的場景。

使用者端整合與讀寫分離

通過Spring框架對哨兵模式進行連線，完成生產環境的常見操作。

2、埠規劃

埠規劃是完成本方案的第一步。

二、單機模擬

單機模擬是指在單臺物理機或者虛擬機器器上模擬操作，最大化還原本方案中間過程，適用於學習或者開發階段使用。

為了簡化操作，Redis服務做如下約定：資料不持久化到磁碟；服務範例以前臺程序方式執行；節點的組態檔以預設組態檔為模版；無密碼驗證。

（一）服務規劃

1、Redis範例

服務在第一次啟動時明確知道第幾個節點是master節點，當服務在長期執行並行生主從切換時，無法顯示知道第幾個節點是master節點，需要通過命令列間接查詢。

節點	主機	埠	角色	額外設定
node01	127.0.0.1	6380	第一次啟動時作為master服務
node02	127.0.0.1	6381	第一次啟動時作為slave服務	replicaof 127.0.0.1 6380
node03	127.0.0.1	6382	第一次啟動時作為slave服務	replicaof 127.0.0.1 6380

額外設定指第一次啟動Redis服務範例時，節點組態檔中新增設定。

2、哨兵服務

哨兵服務節點之間沒有主從的區別，所有節點處於平等地位。當主服務異常時，哨兵服務之間會喚醒投票策略，從Redis範例從節點選擇主服務的候選人。

節點	主機	埠	額外設定
node01	127.0.0.1	26380	sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6380 2
node02	127.0.0.1	26381	sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6380 2
node03	127.0.0.1	26382	sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6380 2

（二）服務設定

1、Redis範例

節點的初始組態檔以預設組態檔為模版。

node01、node02初始化組態檔之後，顯示指明節點間的主從關係，增加如下設定：

replicaof 127.0.0.1 6380

2、哨兵服務

節點的初始組態檔以預設組態檔為模版。

node01、node02、node03初始化組態檔後，增加如下設定：

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6381 2

（三）服務管理

測試或者學習時，建議採用前臺程序管理服務，便於模擬單點故障、檢視紀錄檔觀察主從切換。

生產條件下建議使用Supervisor管理服務，不僅易於管理而且能夠實現服務異常終止後自動重啟。高可用場景下使用的是三臺物理機。

1、Redis範例

/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/ms/redis80.conf --port 6380 --save '' --daemonize no 
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/ms/redis81.conf --port 6381 --save '' --daemonize no
/usr/local/redis/bin/redis-server /usr/local/redis/conf/ms/redis82.conf --port 6382 --save '' --daemonize no

2、哨兵服務

/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/conf/ms/sentinel280.conf --port 26380 --daemonize no
/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/conf/ms/sentinel281.conf --port 26381 --daemonize no
/usr/local/redis/bin/redis-sentinel /usr/local/redis/conf/ms/sentinel282.conf --port 26382 --daemonize no

三、使用者端整合

使用者端實現是指基於SpringBoot的整合分為兩步實現：一是完成作為基礎的整合；二是結合生產需要補充新特性。

（一）基礎整合

基礎整合的內容是以Java使用者端連線高可用哨兵模式Redis服務，實現單節點故障服務正常執行的要求。

1、全域性組態檔

全域性組態檔新增的設定資訊有：master引數為哨兵服務名，此處為預設值；nodes引數為哨兵服務列表（不是Redis範例服務列表）；database引數為資料庫。

spring:
  redis:
    database: 0
    sentinel:
      nodes: 192.168.181.171:26380,192.168.181.171:26381,192.168.181.171:26382
      master: mymaster

2、整合設定

整合進SpringBoot體系，最核心的是建立LettuceConnectionFactory連線工廠，通過Redis連線工廠，能夠順利繼承進Spring體系下其他框架。

@Configuration
public class RedisSentinelConfig {
    @Autowired
    private RedisProperties redisProperties;
    
    @Bean
    public RedisConnectionFactory lettuceConnectionFactory() {
        RedisProperties.Sentinel sentinel = redisProperties.getSentinel();
        HashSet<String> nodes = new HashSet<>(sentinel.getNodes());
        String master = sentinel.getMaster();
        RedisSentinelConfiguration config = new RedisSentinelConfiguration(master, nodes);
        config.setDatabase(redisProperties.getDatabase());
        return new LettuceConnectionFactory(config);
    }
}

（二）讀寫分離

基礎整合僅僅是實現了高可用Redis服務的流程，生產環境下仍需要增加其他設定：修改自定義連線資料庫序號；授權連線；連線池設定；讀寫分離。

在高可用前提下，衍生出讀寫分離的特性，主庫完成寫請求；從庫完成讀請求（從庫不允許寫）。

@Bean
public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer lettuceClientCustomizer() {
    // 設定讀寫分離
    return builder -> builder.readFrom(ReadFrom.REPLICA);
}

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