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Redis(性能管理、主从复制、哨兵模式)概述及部署_内存碎片率

内存碎片率

一、性能管理

1、查看Redis内存使用

  1. 192.168.21.10:6379> info memory ###查看redis内存使用情况
  2. # Memory
  3. used_memory:853320
  4. used_memory_human:833.32K
  5. ......

2、内存碎片率


操作系统分配的内存值 used_memory_rss 除以 Redis 使用的内存总量值 used_memory 计算得出。
内存值 used_memory_rss 表示该进程所占物理内存的大小,即为操作系统分配给 Redis 实例的内存大小。

除了用户定义的数据和内部开销以外,used_memory_rss 指标还包含了内存碎片的开销, 内存碎片是由操作系统低效的分配/回收物理内存导致的(不连续的物理内存分配)。


3、跟踪内存碎片率

1.内存碎片率稍大于1是合理的,这个值表示内存碎片率比较低,也说明 Redis 没有发生内存交换。
2.内存碎片率超过1.5,说明Redis消耗了实际需要物理内存的150%,其中50%是内存碎片率。需要在redis-cli工具上输入shutdown save 命令,让 Redis 数据库执行保存操作并关闭 Redis 服务,再重启服务器。
3.内存碎片率低于1的,说明Redis内存分配超出了物理内存,操作系统正在进行内存交换。需要增加可用物理内存或减少 Redis 内存占用。

4.内存使用率

redis实例的内存使用率超过可用最大内存,操作系统将开始进行内存与swap空间交换。

避免内存交换发生的方法:

  • 针对缓存数据大小选择安装 Redis 实例
  • 尽可能的使用Hash数据结构存储
  • 设置key的过期时间

5.内回收key

内存清理策略,保证合理分配redis有限的内存资源。

达到设置的最大阀值时,需选择一种key的回收策略,默认情况下回收策略是禁止删除。

配置文件中修改maxmemory-policy属性值:

  1. vim /etc/redis/6379.conf
  2. --598--
  3. maxmemory-policy noenviction
  4. ●volatile-lru:使用LRU算法从已设置过期时间的数据集合中淘汰数据(移除最近最少使用的key,针对设置了TTL的key)
  5. ●volatile-ttl:从已设置过期时间的数据集合中挑选即将过期的数据淘汰(移除最近过期的key
  6. ●volatile-random:从已设置过期时间的数据集合中随机挑选数据淘汰(在设置了TTL的key里随机移除)
  7. ●allkeys-lru:使用LRU算法从所有数据集合中淘汰数据(移除最少使用的key,针对所有的key
  8. ●allkeys-random:从数据集合中任意选择数据淘汰(随机移除key
  9. ●noenviction:禁止淘汰数据(不删除直到写满时报错)

二、Redis集群有三种模式

  • 主从复制:主从复制是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份,以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。
  • 缺陷:故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。
  • 哨兵:在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复。
  • 缺陷:写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制;哨兵无法对从节点进行自动故障转移,在读写分离场景下,从节点故障会导致读服务不可用,需要对从节点做额外的监控、切换操作。
  • 集群:通过集群,Redis解决了写操作无法负载均衡,以及存储能力受到单机限制的问题,实现了较为完善的高可用方案。

三、Redis主从复制

1.主从复制的概念

主从复制,是指将一台Redis服务器的数据,复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(Master),后者称为从节点(Slave);数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点。

默认情况下,每台Redis服务器都是主节点;且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点),但一个从节点只能有一个主节点。

2.主从复制的流程

1.若启动一个Slave机器进程,则它会向Master机器发送一个“sync command”命令,请求同步连接。


2. 无论是第一次连接还是重新连接,Master机器都会启动一个后台进程,将数据快照保存到数据文件中(执行rdb操作),同时Master还会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中。


3. 后台进程完成缓存操作之后,Master机器就会向Slave机器发送数据文件,Slave端机器将数据文件保存到硬盘上,然后将其加载到内存中,接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给Slave端机器。若Slave出现故障导致宕机,则恢复正常后会自动重新连接。


4. Master机器收到Slave端机器的连接后,将其完整的数据文件发送给Slave端机器,如果Mater同时收到多个Slave发来的同步请求,则Master会在后台启动一个进程以保存数据文件,然后将其发送给所有的Slave端机器,确保所有的Slave端机器都正常。

4、搭建Redis主从复制

1.准备环境并所有主机都安装Redis

主机IP地址
Master节点192.168.21.10
Slave1节点192.168.21.30
Slave2节点192.168.21.40

给每台主机添加域名

  1. vim /etc/hosts ##配置域名、地址
  2. 192.168.21.10 redis-master
  3. 192.168.21.30 redis-slave1
  4. 192.168.21.40 redis-slave2

2.修改Redis配置文件(Master节点)

  1. vim /etc/redis/6379.conf ##配置文件路径
  2. bind 0.0.0.0 ##70行, 修改监听地址为0.0.0.0
  3. daemonize yes ##137行,开启守护进程
  4. logfile /var/log/redis_6379.log ##172行,指定日志文件目录
  5. dir /var/lib/redis/6379 ##264行,指定工作目录
  6. appendonly yes ##700行,开启AOF持久化功能
  7. /etc/init.d/redis_6379 restart ##重启服务

将127.0.0.1改为0.0.0.0

开启AOF持久化功能

配置完重启

3.修改Redis配置文件(slave节点操作)

  1. vim /etc/redis/6379.conf ##配置文件路径(slave1和slave2同时操作)
  2. bind 0.0.0.0 ##70行, 修改监听地址为0.0.0.0
  3. daemonize yes ##137行,开启守护进程
  4. logfile /var/log/redis_6379.log ##172行,指定日志文件目录
  5. dir /var/lib/redis/6379 ##264行,指定工作目录
  6. replicaof 192.168.21.10 6379 ##288行,指定要同步的master节点ip和端口号
  7. appendonly yes ##700行,开启AOF持久化功能

将原来的监听地址修改为0.0.0.0

指定要同步的Master节点ip和端口

开启AOF持久化功能

配置完重启

4.验证主从效果

在Master节点上看 日志

四、Redis哨兵模式

主从切换技术的方法是:当服务器宕机后,需要手动一台从机切换为主机,这需要人工干预,不仅费时费力而且还会造成一段时间内服务不可用。为了解决主从复制的缺点,就有了哨兵机制。

哨兵的核心功能:在主从复制的基础上,哨兵引入了主节点的自动故障转移。

1、哨兵模式的原理

哨兵(sentinel):是一个分布式系统,用于对主从结构中的每台服务器进行监控,当出现故障时通过投票机制选择新的 Master并将所有slave连接到新的 Master。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。

2、哨兵模式的作用

  • 监控:哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
  • 自动故障转移:当主节点不能正常工作时,哨兵会开始自动故障转移操作,它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点,并让其它从节点改为复制新的主节点。
  • 通知(提醒):哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

3、哨兵结构由两部分组成,哨兵节点和数据节点

  • 哨兵节点:哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成,哨兵节点是特殊的redis节点,不存储数据。
  • 数据节点:主节点和从节点都是数据节点。
  1. 哨兵的启动依赖于主从模式,所以须把主从模式安装好的情况下再去做哨兵模式,
  2. 所有节点上都需要部署哨兵模式,哨兵模式会监控所有的Redis 工作节点是否正常,
  3. 当Master 出现问题的时候,因为其他节点与主节点失去联系,因此会投票,
  4. 投票过半就认为这个 Master 的确出现问题,然后会通知哨兵间,
  5. 然后从Slaves中选取一个作为新的 Master。

4、故障转移机制


1.由哨兵节点定期监控发现主节点是否出现了故障每个哨兵节点每隔1秒会向主节点、从节点及其它哨兵节点发送一次ping命令做一次心跳检测。如果主节点在一定时间范围内不回复或者是回复一个错误消息,那么这个哨兵就会认为这个主节点主观下线了(单方面的)。当超过半数哨兵节点认为该主节点主观下线了,这样就客观下线了。


2.当主节点出现故障,此时哨兵节点会通过Raft算法(选举算法)实现选举机制共同选举出一个哨兵节点为leader,来负责处理主节点的故障转移和通知。所以整个运行哨兵的集群的数量不得少于3个节点。


3.由leader哨兵节点执行故障转移,过程如下:

  • 将某一个从节点升级为新的主节点,让其它从节点指向新的主节点;
  • 若原主节点恢复也变成从节点,并指向新的主节点;
  • 通知客户端主节点已经更换。

需要特别注意的是,客观下线是主节点才有的概念;如果从节点和哨兵节点发生故障,被哨兵主观下线后,不会再有后续的客观下线和故障转移操作。

一、哨兵对主从复制集群进行监控
   监控对象:‘所有redis数据节点’

二、哨兵与哨兵之间进行相互监控
   监控对象:‘哨兵彼此’

三、监控目的
   3.1哨兵与哨兵之间的监控目的:检测彼此的存活状态
   3.2哨兵监控所有的redis数据库的目的:为了实现故障自动故障切换
         故障切换原理
         ① 当master挂掉,哨兵及时发现,发现之后 进行投票机制,选举出一个新的master服务器(一定是基数)
         ② 当完成了slave--->master的从 向主进行切换
         ③ 完成其他的从服务器对新的master进行修改配置

5、主节点选举

  1. 过滤掉不健康的(已下线的),没有回复哨兵 ping 响应的从节点。
  2. 选择配置文件中从节点优先级配置最高的。(replica-priority,默认值为100)
  3. 选择复制偏移量最大,也就是复制最完整的从节点。

6、搭建Redis哨兵模式

1.环境准备

主机IP地址
Master节点192.168.21.10
Slave1节点192.168.21.30
Slave2节点192.168.21.40
  1. systemctl stop firewalld ##关闭防火墙
  2. systemctl disable firewalld ##开机不自启
  3. setenforce 0 ##关闭核心防护

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