用Docker搭建Redis主从复制的集群

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· 2020-12-29

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在主从复制模式的集群里，主节点一般是一个，从节点一般是两个或多个，写入主节点的数据会被复制到从节点上，这样一旦主节点出现故障，应用系统能切换到从节点去读写数据，这样能提升系统的可用性。而且如果再采用主从复制模式里默认的读写分离的机制，更能提升系统的缓存读写性能。所以对性能和实时性不高的系统而言，主从复制模式足以满足一般的性能和安全性方面的需求。

1 概述主从复制模式

在实际应用中，如果有相应的设置，在向一台Redis服务器里写数据后，这个数据可以复制到另外一台（或多台）Redis服务器，这里数据源服务器叫主服务器（Master Server），而复制数据目的地所在的服务器叫从服务器（Slave Server）。

这种主从复制模式能带来两个好处，第一，可以把写操作集中在主服务器上，把读操作集中到从服务器上，这样能提升读写性能；第二，由于出现了数据备份，所以能提升数据安全性，比如当主Redis服务器失效后，能很快切换到从服务器上读数据。

如果在项目，并发要求不高，或者说哪怕从Redis缓存里读不到数据对性能也不会有太大的损害，那么可以用一主一从的复制模式，效果图如下图所示。

也可以设置一主多从的复制效果，在下图里，给出对应的效果图，即写到主节点的数据会同步到两个从节点上，其它一主多从的模式和这很相似。

关于主从复制模式，请大家注意如下的要点。

第一，一个主服务器可以带一个或多个从服务器，甚至从服务器也可以再带从服务器，但在复制数据时，只能把主服务器的数据复制到从服务器上，反之不能。

第二，一台从服务器只能跟随一台主服务器，而不能出现一从多主的模式。

第三，在 Redis 2.8以后的版本里，是采用异步的复制模式，即进行主从复制时，不会影响主服务器上的读写数据操作。

2 用命令搭建主从集群

这里将用Docker容器来搭建一主二从模式的集群，在配置主从关系时，需要在从节点上使用slaveof命令，具体的步骤如下。

第一步，打开一个命令窗口，在其中运行如下命令创建一个名为redis-master的Redis容器，请注意它的端口是6379。

docker run -itd --name redis-master -p 6379:6379 redis:latest

第二步，再新开一个命令窗口，在其中运行如下命令创建一个名为redis-slave1的容器，请注意它的端口是6380。请注意这里是在一台电脑上运行，所以用端口号来区别一台主Redis容器和另外两台从Redis容器。如果在真实项目里，多台Redis会部署在不同的服务器上，所以可以都用6379端口。

docker run -itd --name redis-slave1 -p 6380:6380 redis:latest

第三步，回到包含redis-master容器的命令窗口，在其中运行docker inspect redis-master命令，查看redis-master容器的信息，在其中能通过IPAddress项看到改容器的IP地址，这里是172.17.0.2。如果在真实项目里，Redis服务器所在的IP地址是固定的，而通过Docker容器启动的Redis服务器的IP地址是动态的，所以这里要用上述命令来获取IP地址。

第四步，在redis-master容器的命令窗口里，运行docker exec -it redis-master /bin/bash命令，进入到命令行窗口，在其中用redis-cli命令进入到Redis客户端命令行后，再通过info replication命令查看当前的主从模式的状态，能看到如下所示的部分结果。

c:\work>docker exec -it redis-master /bin/bashroot@9433cd584d80:/data# redis-cli127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:masterconnected_slaves:0

从第5行的输出里能看到，当前reids-master容器在主从模式里的角色是“主服务器”，从第6行的输出里能看到，当前该主服务器没有携带从服务器。

同样再到redis-slave1容器的命令窗口里，通过docker exec -it redis-slave1 /bin/bash命令进入容器的命令行窗口，也通过redis-cli命令进入客户端命令行，也再通过info replication命令查看该Redis服务器的主从模式的状态，部分结果如下所示。

c:\work>docker exec -it redis-slave1 /bin/bash  root@2e3237c60211:/data# redis-cli   127.0.0.1:6379> info replication  # Replication role:masterconnected_slaves:0

由于此时还没有通过命令行设置主从模式，所以从第5行和第6行的输出结果里，依然看到当前服务器是“主服务器”，同时没有携带从服务器。

第五步，在redis-slave1容器的命令窗口里，运行如下的slaveof命令，指定当前Redis服务器为从服务器。该命令的格式是slaveof IP地址端口号，这里是指向172.17.0.2：6379所在的主服务器。

slaveof 172.17.0.2 6379

运行完该命令后，还是在redis-slave1客户端里，再次运行info replication，会看到如下所示的部分结果。从第3行的结果里能看到，该redis-slave1服务器已经成为从服务器，并能从第4行和第5行的输出里能确认，该从服务器是从属于172.17.0.2:6379所在的Redis主服务器。

127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:slavemaster_host:172.17.0.2master_port:6379

此时再回到redis-master容器的命令窗口里，在Redis客户端里再次运行info replication命令查看主从状态，能看到如下所示的部分结果。从第4行的输出里能看到，该Redis主服务器已经携带了一个从服务器。

127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:masterconnected_slaves:1

第六步，再打开一个新的命令窗口，在其中运行如下命令，开启一个新的名为redis-slave2的Redis容器，请注意它的端口是6381。

docker run -itd --name redis-slave2 -p 6381:6381 redis:latest

随后再运行docker exec -it redis-slave2 /bin/bash命令进入该容器的命令行窗口，再通过redis-cli命令进入客户端，运行slaveof 172.17.0.2 6379命令，把这个Redis服务器也设为从服务器，并连到redis-master这个容器所在的主Redis服务器上。

连接完成后，再回到redis-master容器所在的命令行窗口，再运行info replication命令，此时能看到如下的部分输出，从第4行的输出里能看到，当前该主服务器连接着两台从服务器。

127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:masterconnected_slaves:2

至此配置完成一主两从模式的主从模式，此时如果到两台从服务器里运行get name命令，返回是空，如果到redis-master容器所在的命令行窗口，在其中运行set name Peter后，再到两台从服务器里运行get name命令，就能看到返回值。这说明主从模式配置成功，主服务器里的数据会自动同步到各从服务器上。

3 通过配置搭建主从集群

在项目里可以用slaveof命令搭建主从模式的集群外，还可以用配置参数的方式来搭建，具体的步骤如下。

第一步，搭建主服务器redis-master的命令不变，依然用如下的命令，这里还是用6379端口。

docker run -itd --name redis-master -p 6379:6379 redis:latest

用docker inspect redis-master命令确认该Redis服务器所在容器的IP地址依然是172.17.0.2。

第二步，到C:\work\redis\redisConf目录里，创建配置文件redisSlave1.conf，并在其中编写如下内容。

port 6380

slaveof 172.17.0.2 6379

通过第1行的命令，设置该Redis的端口为6380，通过第2行的slaveof配置，把该Redis服务器设置成“从模式”，并连接到redis-master所在的主服务器上。

第三步，在新的命令窗口里运行如下的命令，创建名为redids-slave1的Redis服务器。该服务器的工作端口是6380，并且用redis-server后的参数指定在启动Redis服务器时加载redisSlave1.conf配置文件，

docker run -itd --name redis-slave1 -v C:\work\redis\redisConf:/redisConfig:rw -p 6380:6380 redis:latest redis-server /redisConfig/redisSlave1.conf

随后再通过docker exec -it redis-slave1 /bin/bash命令进入到该容器的命令行，由于这里Redis工作端口已经变成6380，所以需要通过redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6380命令来进入Redis客户端，如果在其中运行info replication命令，能看到如下的部分结果，由此能进一步确认redis-slave1服务器已经从属于redis-master服务器。

root@80e7ae14a322:/data# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6380127.0.0.1:6380> info replication# Replication  role:slave  master_host:172.17.0.2 master_port:6379

第四步，到C:\work\redis\redisConf目录里，创建配置文件redisSlave2.conf，并在其中编写如下内容。

port 6381

slaveof 172.17.0.2 6379

这里用到了6381端口，同样也通过slaveof命令连接到redis-master服务器上。随后在新的命令窗口里运行如下的命令，创建名为redids-slave2的Redis服务器。该服务器的工作端口是6381，并且用redis-server后的参数指定在启动Redis服务器时加载redisSlave2.conf配置文件，

docker run -itd --name redis-slave2 -v C:\work\redis\redisConf:/redisConfig:rw -p 6381:6381 redis:latest redis-server /redisConfig/redisSlave2.conf

随后再通过docker exec -it redis-slave2 /bin/bash命令进入到该容器的命令行，由于这里Redis工作端口已经变成6381，所以需要通过redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6381命令来进入Redis客户端，这里可以再通过info replication命令确认配置效果，部分运行结果如下所示。

root@6017108b97c4:/data# redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6381127.0.0.1:6381> info replication# Replicationrole:slave master_host:172.17.0.2master_port:6379

至此完成了以配置文件设置主从复制集群的设置，此时如果到主服务器redis-master所在的客户端里运行set age 18命令，再到redis-slave1和redis-slave2这两台从服务器里运行get age命令，能看到age的值，由此能再次确认主从服务器之间能同步数据。

4 配置读写分离效果

如果在上文里配置的redis-slave1和redis-slave2这两台从服务器里，运行info replication命令，还能看到“slave_read_only:1”这项配置，说明从服务器默认是“只读”的，如果到redis-slave1的Redis客户端命令行里输入set val 1，会看到如下第2行所示的错误，从而能进一步验证该Redis服务器的“只读”属性。

127.0.0.1:6380> set val 1

(error) READONLY You can't write against a read only replica.

对于Redis从服务器而言，建议采用默认的“只读”配置，因为在项目里，一般不会向作为数据同步目的地的“从服务器”上写数据。如果业务上确实需要，可以通过如下的步骤设置“可读可写”的效果。

第一步，在上文提到的redisSlave2.conf配置文件里再加入一行“slave-read-only no”的配置，指定该服务器可读可写。

第二步，如果上文提到的redis-slave2容器还处于活动状态，则需要先用docker stop redis-slave2停止该容器，随后再用docker rm redis-slave2命令删除该容器，之后可以再用如下的命令再次创建redis-slave2容器。

docker run -itd --name redis-slave2 -v C:\work\redis\redisConf:/redisConfig:rw -p 6381:6381 redis:latest redis-server /redisConfig/redisSlave2.conf

在redis-server命令后所带的redisSlave2.conf配置文件里，已经用“slave-read-only no”配置项设置了“可读可写”的模式。

第三步，再通过docker exec -it redis-slave2 /bin/bash命令进入到该容器的命令行，再通过redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6381命令进入Redis客户端，此时如果再运行set val 1命令，就能成功写入数据。

5 用心跳机制提升主从复制可靠性

在Redis主从复制模式里，如果主从服务器之间有数据同步的情况，那么从服务器会默认以一秒一次的频率，向主服务器发送REPLCONF ACK命令，依次来确保两者间连接通畅。这种定时交互命令确保连接的机制就叫“心跳”机制。在上文开启的redis-master这个主服务器的命令行里，如果运行info replication命令，能看到它从属服务器的“心跳”状况。

127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:masterconnected_slaves:2slave0:ip=172.17.0.3,port=6380,state=online,offset=16185,lag=1slave1:ip=172.17.0.4,port=6381,state=online,offset=16185,lag=1

其中在第5行和第6行里，能通过lag表示该从属服务器发送REPLCONF ACK命令的时间，这里均是1秒，这表示两台从服务器和主服务器的连接均属通畅。

这里大家可以想象下，如果从服务器宕机，那么主从复制就没有意义了。对此，可以通过如下的步骤来关联心跳机制和主动复制的动作。

第一步，在C:\work\redis\redisConf目录里新建redisMaster.conf文件，在其中编写如下的代码。

min-slaves-to-write 2

min-slaves-max-lag 15

第1行的参数表示实现主从复制的从服务器个数最少是2台，第2行的参数表示，如果有第1行参数指定的从服务器个数（这里是2台）的心跳延迟时间（即lag值）大于15秒，不执行主从复制。

这两个条件是“或者”的关系，即只要出现从服务器个数小于2，或者2台从服务器的心跳延迟时间大于15秒，主服务器即停止主从复制的操作。

第二步，通过如下的命令启动redis-master容器，由于此时启动Redis服务器时已经加载了上述配置，所以该Redis主服务器在执行主从复制时，会检测第一步所设置的条件。从而能提升主从复制的可靠性。

docker run -itd --name redis-master -v C:\work\redis\redisConf:/redisConfig:rw -p 6379:6379 redis:latest redis-server /redisConfig/redisMaster.conf

6 用偏移量检查数据是否一致

在上文开启的redis-master主服务器的命令行里，如果运行info replication命令，还能看到表示复制数据偏移量的master_repl_offset数据，效果如下第6行所示。这里数据是276，表示主服务器向从服务器发送数据的字节数。

127.0.0.1:6379> info replication# Replicationrole:masterconnected_slaves:1…master_repl_offset:276

同样如果到redis-slave1从服务器的命令行里，也能通过info replication查看该偏移量，效果如下第7行所示。

127.0.0.1:6380> info replication     # Replication     role:slave     master_host:172.17.0.2     master_port:6379     …     slave_repl_offset:276

在从服务器里，该数据表示从主服务器中接收到的数据字节数，如果主从服务器中两者数据一致，这说明主从服务器间的数据是同步的。

当在主服务器redis-master里运行set nextVal 1命令后，再用info replication查看master_repl_offset数值，会发现有变化，而此时再到redis-slave1从服务器运行info replication命令，会发现从服务器的master_repl_offset数值依然和主服务器一致，这说明用set nextVal 1命令在主服务器里增加的数据已经成功同步到从服务器。也就是说，如果出现Redis问题，可以通过master_repl_offset数值来检查同步数据是否正确，由此再进一步排查问题。