Redis 集群部署与优化

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实验简介与理论基础

实验背景

在生产环境中，Redis 作为高性能的内存数据库，常用于缓存、会话管理等场景。但单节点 Redis 存在单点故障风险：一旦主节点宕机，服务将完全不可用。
Redis 哨兵模式（Sentinel） 是 Redis 官方提供的高可用解决方案。它能够自动监控主从节点健康状态，在主节点故障时自动完成主从切换，无需人工干预，保证服务持续可用。

实验目标

本实验将在三台 CentOS 7.9 服务器上部署 Redis 哨兵集群，实现：

  1. 部署一主二从 Redis 主从复制架构。
  2. 配置三节点哨兵模式实现自动故障转移。
  3. 验证主节点宕机后的自动切换机制。

节点规划

IP地址 主机名 角色 备注
192.168.200.21 redis1 Redis 主节点 + 哨兵 初始主节点
192.168.200.22 redis2 Redis 从节点 + 哨兵 从节点1
192.168.200.23 redis3 Redis 从节点 + 哨兵 从节点2

⚠️ 注意：本实验需要三台服务器，规格建议为 1vCPU/2GB内存/20GB硬盘。

理论基础：Redis 哨兵模式

哨兵模式概述

在传统的 Redis 主从复制模式中，一旦主节点出现故障无法提供服务，需要人工介入手动将从节点调整为主节点，同时应用端还需要修改新的主节点地址。这种故障转移方式对于很多生产场景是无法容忍的。

Redis Sentinel（哨兵） 正是为了解决这个问题而生。它是一个分布式架构，本身也是一个独立的 Redis 进程，但它不存储业务数据，只负责监控和管理。

💡 理论加油站：

Redis Sentinel 架构包含：

  • Sentinel 节点：监控进程，通常部署 3/5/7 个节点（奇数）
  • Redis 数据节点：主节点 + 多个从节点

每个 Sentinel 节点会对所有数据节点和其他 Sentinel 节点进行监控。当发现主节点异常时，会与其他 Sentinel 协商，当大多数 Sentinel 都认为主节点不可达时，会发起选举，自动完成故障转移，并通知应用方。整个过程完全自动化，无需人工干预。

哨兵模式主要功能

Sentinel 主要提供以下四大核心功能：

  1. 监控（Monitoring）：定期检测 Redis 数据节点和其他 Sentinel 节点是否可达。
  2. 通知（Notification）：将故障转移的结果通知给应用方。
  3. 主节点故障转移（Automatic Failover）：当主节点不可用时，自动将某个从节点晋升为新主节点，并维护后续的主从关系。
  4. 配置提供者（Configuration Provider）：客户端在初始化时连接 Sentinel 节点集合，从中获取当前主节点信息。

高可用保障：多个 Sentinel 节点共同判断故障，可以有效防止误判。即使个别 Sentinel 节点不可用，整个 Sentinel 集群依然能正常工作。

哨兵模式工作流程

Redis Sentinel 是 Redis 的高可用性解决方案：

  • 由一个或多个 Sentinel 实例组成的 Sentinel 系统可以监视任意多个主服务器及其所有从服务器。
  • 当被监视的主服务器进入下线状态时，Sentinel 会自动将该主服务器的某个从服务器升级为新的主服务器。
  • 新的主服务器会代替已下线的主服务器继续处理命令请求。
  • 其余从节点会自动指向新的主节点进行数据同步。
  • 当原主节点恢复后，会自动成为新主节点的从节点。

为什么需要 3 个或更多哨兵？

哨兵通过选举算法保证高可用，遵循”过半原则”：

  • 至少需要 3 个哨兵（推荐 3/5/7 个奇数节点）
  • 只有当超过半数的哨兵认为主节点下线，才能选举出 Leader 执行故障转移
  • 这种机制避免了”脑裂”问题，确保集群决策的一致性

部署一主二从 Redis 集群

使用 CentOS 7.9 镜像创建三台主机，主机配置 1VCPU/2GB 内存/20GB 硬盘。

⚠️ 注意： 本章节需要在三台服务器上分别执行对应命令。

基础环境准备（所有节点）

1. 修改主机名

# redis1 节点
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname redis1
[root@localhost ~]# bash
[root@redis1 ~]#
# redis2 节点
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname redis2
[root@localhost ~]# bash
[root@redis2 ~]#
# redis3 节点
[root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname redis3
[root@localhost ~]# bash
[root@redis3 ~]#

💡 解释：bash 命令用于重新加载 Shell 环境，使新主机名立即在命令提示符中生效。修改主机名后需要重新连接 SSH 会话。

2. 配置本地 YUM 源

假设已将 redis-3.2.12.tar.gz 上传到三台服务器的 /root 目录。

# 解压 Redis YUM 源到 /opt 目录
[root@redis1 ~]# tar -xf redis-3.2.12.tar.gz -C /opt/
# 备份原有 YUM 源配置
[root@redis1 ~]# mv /etc/yum.repos.d/* /media/
# 创建本地 Redis YUM 源配置文件
[root@redis1 ~]# cat << EOF > /etc/yum.repos.d/redis.repo
[redis]
name=redis
baseurl=file:///opt/redis
gpgcheck=0
enabled=1
EOF
[root@redis1 ~]# yum clean all && yum repolist
# 安装 Redis 服务并启动（三台虚拟机操作一致，以 redis1 主机为例）
[root@redis1 ~]# yum install -y redis
[root@redis1 ~]# systemctl start redis
[root@redis1 ~]# systemctl enable redis

Redis 主从配置

redis1 节点配置

# /etc/redis.conf
# 第一处修改 原文 bind 127.0.0.1
# bind 127.0.0.1                     # 加上井号注释掉该行
# 第二处修改 原文 protected-mode yes
protected-mode no                    # 将 yes 修改为 no，外部网络可以访问
# 第三处修改 原文 daemonize no
daemonize yes                        # 将 no 修改为 yes，开启守护进程
# 第四处修改 原文 # requirepass foobared
requirepass "123456"                 # 设置访问密码
# 第五处修改 原文 # masterauth <master-password>
masterauth "123456"                  # 设定主库密码与当前库密码同步
# 第六处修改 原文 appendonly no
appendonly yes                       # 打开 AOF 持久化支持
[root@redis1 ~]# systemctl restart redis

redis2 节点配置

# /etc/redis.conf
# 第一处修改
# bind 127.0.0.1                     # 加上井号注释掉该行
# 第二处修改 原文 protected-mode yes
protected-mode no                    # 将 yes 修改为 no，外部网络可以访问
# 第三处修改 原文 daemonize no
daemonize yes                        # 将 no 修改为 yes，开启守护进程
# 第四处修改 原文 # requirepass foobared
requirepass "123456"                 # 设置访问密码
# 第五处修改 原文 # slaveof <masterip> <masterport>
slaveof 192.168.200.21 6379          # 添加主节点 IP 与端口
# 第六处修改 原文 # masterauth <master-password>
masterauth "123456"                  # 添加主节点密码
# 第七处修改 原文 # appendonly no
appendonly yes                       # 打开 AOF 持久化支持
[root@redis2 ~]# systemctl restart redis

redis3 节点配置

[root@redis3 ~]# scp root@192.168.200.22:/etc/redis.conf /etc/redis.conf
# 接着输入yes和密码000000，这一步将上面在redis2上配置好的redis.conf直接推送到当前的redis3
# 然后重启redis服务
[root@redis3 ~]# systemctl restart redis

集群信息查询

# redis1 主节点
[root@redis1 ~]# redis-cli -h 192.168.200.21 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.200.22,port=6379,state=online,offset=9383,lag=0
slave1:ip=192.168.200.23,port=6379,state=online,offset=9238,lag=1
master_repl_offset:9383
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2
repl_backlog_histlen:9382
# redis2 从节点
[root@redis2 ~]# redis-cli -h 192.168.200.22 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.200.21
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:1
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:2648
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0
# redis3 从节点
[root@redis3 ~]# redis-cli -h 192.168.200.23 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.200.21
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:0
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:8658
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

Redis 哨兵模式配置

redis1 节点哨兵配置

# /etc/redis-sentinel.conf
# 第一处修改 原文 # protected-mode no
protected-mode no                    # 将井号删除，允许外部网络访问
# 第二处修改 原文 sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2
sentinel monitor mymaster 192.168.200.21 6379 2  # 监控主节点，quorum 为 2
# 第三处修改 原文 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000   # 主节点无响应超时时间为 5000ms
# 第四处修改 原文 sentinel failover-timeout mymaster 180000
sentinel failover-timeout mymaster 15000         # 故障转移超时时间为 15000ms
# 第五处修改 原文 sentinel parallel-syncs mymaster 1
sentinel parallel-syncs mymaster 2               # 故障转移后并行同步从节点数为 2
# 第六处修改 原文 # sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
sentinel auth-pass mymaster 123456               # 连接主节点的认证密码

redis2、redis3 节点哨兵配置

内容与 redis1 主节点的 /etc/redis-sentinel.conf 配置文件一致，可以用scp命令从redis1上复制到redis2和redis3

# 依次输入密码000000
# 用scp命令将redis-sentinel.conf从redis1上复制到redis2和redis3
[root@redis1 ~]# scp /etc/redis-sentinel.conf root@192.168.200.22:/etc/redis-sentinel.conf
[root@redis1 ~]# scp /etc/redis-sentinel.conf root@192.168.200.23:/etc/redis-sentinel.conf

启动哨兵服务

# 所有节点启动哨兵
systemctl restart redis-sentinel
systemctl enable redis-sentinel

哨兵模式信息查看

# redis1 节点
[root@redis1 ~]# redis-cli -h 192.168.200.21 -p 26379 INFO Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.200.21:6379,slaves=2,sentinels=3
# redis2 节点
[root@redis2 ~]# redis-cli -h 192.168.200.22 -p 26379 INFO Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.200.21:6379,slaves=2,sentinels=3
# redis3 节点
[root@redis3 ~]# redis-cli -h 192.168.200.23 -p 26379 INFO Sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.200.21:6379,slaves=2,sentinels=3

哨兵模式验证

主节点故障转移测试

# redis1 节点，手动停止服务
[root@redis1 ~]# systemctl stop redis
# 切换到 redis2 节点，查看主从信息
[root@redis2 ~]# redis-cli -h 192.168.200.22 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.200.23
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:1
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:6591
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0
# redis3 节点，查看主从信息
[root@redis3 ~]# redis-cli -h 192.168.200.23 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:master
connected_slaves:1
slave0:ip=192.168.200.22,port=6379,state=online,offset=7461,lag=0
master_repl_offset:7461
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:2
repl_backlog_histlen:7460

主节点恢复

[root@redis1 ~]# systemctl restart redis
[root@redis1 ~]# systemctl restart redis-sentinel
[root@redis1 ~]# redis-cli -h 192.168.200.21 -p 6379 -a 123456 info replication
# Replication
role:slave
master_host:192.168.200.23
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:1
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:103524
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_repl_offset:0
repl_backlog_active:0
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:0
repl_backlog_histlen:0

Redis 哨兵模式的验证成功。