Redis 部署模式详解_Redis

redis 部署模式详解

redis 支持多种部署模式，主要包括单机模式（single）、哨兵模式（sentinel）、集群模式（cluster）及增强代理集群，分别适用于不同场景，以下是它们的详细介绍。以下说明仅适用于 redis 7.0+。

一、单机模式（single）

1. 简介

（1）最简单的部署方式，仅运行单个 redis 实例。

（2）无高可用性，如果实例崩溃，服务不可用。

（3）适用场景：开发环境。

2. 配置方法

（1）修改 redis.conf

# 绑定 ip（默认仅本地访问）
bind 0.0.0.0  # 允许远程访问
# 设置密码（可选）
requirepass yourpassword
# 持久化配置（默认启用 rdb）
save 900 1      # 15 分钟内至少 1 次修改则保存
save 300 10     # 5 分钟内至少 10 次修改则保存
save 60 10000   # 1 分钟内至少 10000 次修改则保存
# 启用 aof（可选）
appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"

（2）启动 redis

redis-server /path/to/redis.conf

（3）客户端连接

redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a yourpassword

二、哨兵模式（sentinel）

1. 简介

（1）整体设计：主从架构 + 自动故障转移，提供高可用性（ha）。

（2）部署方式：1 个主节点（master） + n 个从节点（replica）+ m 个 sentinel 节点。

（3）适用场景：需要高可用但不需要数据分片（水平扩展）的场景。

2. 整体架构

组成部分：

（1）1 个主节点（master）：负责写入和数据存储。

（2）n 个从节点（replica）：复制主节点数据，提供读能力。

（3）m 个哨兵节点（sentinel）：监控主从状态，触发故障转移。

执行流程：

（1）监控（monitoring）

每个 sentinel 定期检查 master 和 replica 是否存活（默认每秒 1 次）。
若 master 未响应超过 down-after-milliseconds（如 30 秒），sentinel 标记其为 主观下线（sdown）。

（2）选举（leader election）

当多数 sentinel（>= quorum 配置值）确认 master 下线，标记为 客观下线（odown）。
sentinel 集群通过 raft 协议选举一个 leader sentinel 来执行故障转移。

（3）故障转移（failover）

leader sentinel 选择一个最优的 replica 提升为新的 master。
通知其他 replica 复制新 master。
更新客户端连接信息（通过 +switch-master 事件通知）。

（4）客户端重定向

客户端通过 sentinel 获取最新的 master 地址（如 sentinel get-master-addr-by-name mymaster）。

交互流程：

3. 配置方法

（1）主节点配置（redis-master.conf）

bind 0.0.0.0
requirepass yourpassword
masterauth yourpassword  # 从节点访问主节点的密码

（2）从节点配置（redis-replica.conf）

bind 0.0.0.0
requirepass yourpassword
replicaof 127.0.0.1 6379  # 指向主节点
masterauth yourpassword   # 主节点密码

（3）哨兵配置（sentinel.conf）

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2  # 监控主节点，2 表示至少 2 个 sentinel 同意才触发故障转移
sentinel auth-pass mymaster yourpassword    # 主节点密码
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000  # 5 秒无响应视为下线
sentinel failover-timeout mymaster 60000   # 故障转移超时时间（60 秒）

（4）启动服务

# 启动主节点
redis-server redis-master.conf
# 启动从节点
redis-server redis-replica.conf
# 启动 sentinel
redis-sentinel sentinel.conf

（5）验证故障转移

# 查看主从信息
redis-cli -p 6379 info replication
# 手动关闭主节点，观察 sentinel 日志
tail -f /var/log/redis/sentinel.log

（6）客户端配置示例

无需配置全部 sentinel 地址：客户端只需连接任意一个正常工作的 sentinel 即可获取集群状态（sentinel 之间通过 gossip 协议自动同步信息）。

推荐配置多个 sentinel 地址：仅用于容灾，避免某个 sentinel 不可用时客户端无法初始化。

set<string> sentinels = new hashset<>();
sentinels.add("sentinel1:26379"); // 只需 1 个 sentinel 即可工作
sentinels.add("sentinel2:26379"); // 额外添加用于容灾
sentinels.add("sentinel3:26379"); // 非必须，但建议
jedissentinelpool pool = new jedissentinelpool("mymaster", sentinels);

4. 特点

（1）高可用：sentinel 确保主节点故障时自动切换。

（2）无分片：仅解决 ha 问题，不扩展写性能。

（3）最少 3 节点：建议部署 3 个 sentinel 以避免脑裂问题。

三、集群模式（cluster）

1. 简介

（1）整体设计：支持主从实现高可用，将数据分片到 16384 个槽（slot），每个节点负责部分槽，已实现水平扩展。

（2）适用场景：大数据量、高并发、需要横向扩展的场景。

2. 整体架构

组成部分：

（1）master 节点（主节点）

负责处理客户端读写请求。
管理分配的哈希槽（slot）范围（如 slots 0-5460）。
通过 gossip 协议 与其他节点交换集群状态信息。

（2）slave 节点（从节点）

异步复制对应 master 的数据（通过 -->|replication| 箭头表示）。
当 master 故障时，slave 可自动晋升为新的 master（故障转移）。
可处理读请求（需客户端配置 readonly）。

（3）通信协议

节点间通过 gossip 协议（ping/pong 消息）交换集群拓扑、槽分配、节点状态等信息。

数据机制：

（1）哈希槽（slots）分布

redis cluster 将所有数据划分为 16384 个槽位，每个 master 负责一部分槽范围（如 0-5460）。
客户端通过 crc16(key) mod 16384 计算键所属的槽位。

（2）move 重定向

若客户端访问的键不属于当前连接的节点，节点会返回 moved 错误并指引正确节点。

3. 配置方法

（1）修改 redis.conf（每个节点）

bind 0.0.0.0
cluster-enabled yes               # 启用集群模式
cluster-config-file nodes-6379.conf  # 集群节点配置文件
cluster-node-timeout 15000        # 节点超时时间（15 秒）
requirepass yourpassword          # 集群密码
masterauth yourpassword           # 主节点间认证密码

（2）启动所有节点

redis-server /path/to/redis-6379.conf
redis-server /path/to/redis-6380.conf

（3）创建集群

# 6 个节点（3 主 3 从）
redis-cli --cluster create \
  127.0.0.1:6379 127.0.0.1:6380 127.0.0.1:6381 \
  127.0.0.1:6382 127.0.0.1:6383 127.0.0.1:6384 \
  # --cluster-replicas 1 表示每个主节点有 1 个从节点
  --cluster-replicas 1 -a yourpassword

（4）验证集群状态

redis-cli -c -p 6379 -a yourpassword
127.0.0.1:6379> cluster info
127.0.0.1:6379> cluster nodes

（5）客户端配置示例

支持集群协议：客户端需实现 redis cluster 的 moved/ask 重定向逻辑（主流客户端库已内置支持）。

种子节点配置：只需配置集群中任意 1-2 个节点地址（客户端会自动发现其他节点）。

认证信息：若集群启用密码，需统一所有节点的密码。

public class redisclusterexample {
    public static void main(string[] args) {
        // 1. 配置至少一个集群节点地址（多个更容错）
        set<hostandport> nodes = new hashset<>();
        nodes.add(new hostandport("127.0.0.1", 6379));
        nodes.add(new hostandport("127.0.0.1", 6380));
        // 2. 创建集群连接（带密码）
        jediscluster jediscluster = new jediscluster(nodes, 2000, 2000, 5, "yourpassword");
        // 3. 执行命令（自动处理重定向）
        jediscluster.set("foo", "bar");
        string value = jediscluster.get("foo");
        system.out.println(value); // 输出 "bar"
        // 4. 关闭连接
        jediscluster.close();
    }
}

4. 特点

（1）在 redis cluster 中，扩充主节点时，必须重新分配槽（slots），这是由集群的分布式数据分片机制决定的。

（2）节点故障时，槽是否要重新分配，具体场景如下：

场景	槽是否重新分配	解决方案
主节点故障，有从节点	否（从节点继承槽）	自动故障转移
主节点及所有从节点故障	是（槽处于 `fail` 状态）	手动恢复或重新分配槽
网络分区导致脑裂	可能部分槽不可用	等待恢复或强制修复

四、增强代理集群模式

上述三种部署模式特点如下：

模式	数据分片	高可用	适用场景
单机	❌	❌	开发测试、低流量生产
哨兵	❌	✅	高可用但不需分片（横向扩展）
集群	✅	✅	大数据量、高并发、横向扩展

在实际生产环境中，推荐采用 redis 集群模式（cluster）部署，以确保集群高可用（主从）与水平扩展（数据分片），但该模式存在客户端配置繁琐、无法兼容历史配置等问题，所以官方推出了 redis cluster proxy，旨在简化客户端与 redis cluster 的交互，它允许客户端像连接单节点 redis 一样访问 redis cluster，无需处理 moved/ask 重定向和集群拓扑变更。

1. redis cluster proxy 核心功能

（1）透明集群访问

客户端无需感知集群拓扑，proxy 自动处理请求路由和重定向。
兼容标准 redis 协议，支持所有单节点命令（除部分集群管理命令如 cluster）。

（2）连接池管理

复用后端连接，减少客户端与多个节点直接建连的开销。

（3）协议兼容性

支持旧版 redis 客户端（如仅支持单节点模式的 sdk）。

（4）性能较好

基于 c 开发，性能损耗低（官方测试延迟增加约 10%）。

2. redis cluster proxy 配置方法

(1) 安装 redis cluster proxy

# 从官方仓库编译安装
git clone https://github.com/redislabs/redis-cluster-proxy.git
cd redis-cluster-proxy
make
./src/redis-cluster-proxy -c proxy.conf

(2) 配置文件 proxy.conf

# 绑定端口
bind 0.0.0.0
port 7777
# 后端 redis cluster 节点
cluster-node-timeout 5000
cluster 127.0.0.1:7001 127.0.0.1:7002 127.0.0.1:7003

(3) 启动 proxy

./src/redis-cluster-proxy -c proxy.conf

3. redis cluster proxy 部署增强

实际部署 proxy 时，为确保整个系统高可用，应部署多个 proxy 实例，通过 haproxy（或 lvs、envoy）实现 proxy 的高可用与水平扩展，整体架构如下：

负载均衡层：

（1）作用：

将请求分发到多个 proxy 实例（轮询/最小连接数）。
健康检查自动剔除故障 proxy。

（2）配置示例（以 haproxy 为例）：

frontend redis-proxy
    bind *:6379
    mode tcp
    default_backend proxy_servers
backend proxy_servers
    mode tcp
    balance roundrobin
    server proxy1 192.168.1.100:7777 check inter 2s
    server proxy2 192.168.1.101:7777 check inter 2s

为保证 haproxy 的高可用，我们一般会部署两套 haproxy，通过 keepalived 互为主备，即增强代理集群，整体架构如下：

该集群具备 redis cluster 的高可用与水平扩展能力，以及 redis cluster proxy 的透明访问特性（兼容历史配置，简化客户端调用）。此外，借助 keepalived 和 haproxy（或 lvs、envoy），实现 redis cluster proxy 节点及集群的高可用，同时简化了集群调用代码的配置复杂度。

五、总结与建议

哨兵模式不支持水平扩展，且与集群模式一样，存在与客户端配置代码强耦合，难以兼容历史配置，无法实现透明访问等问题。因此在实际使用中，推荐采用 keepalived + haproxy（lvs 或 envoy） + redis cluster proxy + redis cluster 增强代理集群模式部署，以实现集群高可用、水平扩展、透明访问及兼容历史配置等必要功能。

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