1. Redis 简介

2. 持久化机制

   • RDB 快照

   • AOF 追加文件

   • 混合持久化

3. 主从复制

   • Docker Compose 配置

   • 测试主从同步

4. 哨兵模式（Sentinel）

   • 架构与原理

   • 配置与部署

   • 故障转移测试

5. Redis Cluster 集群

   • 概念与哈希槽

   • 3 主 3 从搭建

   • 数据分片验证

   • 自动故障转移测试

6. 清理环境

7. 附录：常见问题与警告

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1. Redis 简介

Redis 是一个开源的内存数据结构存储系统，用作数据库、缓存和消息代理。支持字符串、哈希、列表、集合、有序集合等数据类型。其高性能和丰富的功能使其成为后端开发的核心组件。

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2. 持久化机制

Redis 提供多种持久化方式，确保数据在重启后不丢失。

2.1 RDB（快照）

• 原理：在指定时间间隔内，将内存数据集写入磁盘（二进制文件 dump.rdb）。

• 触发：自动（save 配置）或手动（BGSAVE）。

• 优点：文件紧凑，恢复速度快，性能影响小。

• 缺点：可能丢失最后一次快照之后的数据。

配置示例（redis.conf）：

conf

save 900 1      # 900秒内至少1个key变化则保存
save 300 10
save 60 10000
dbfilename dump.rdb
dir /data

2.2 AOF（追加文件）

• 原理：记录每个写操作命令，追加到 appendonly.aof 文件。

• 同步策略：

  • always：每个命令同步磁盘（最安全，性能低）

  • everysec：每秒同步一次（默认，最多丢1秒数据）

  • no：由操作系统决定

• 优点：数据安全性高，可读性好，支持修复。

• 缺点：文件体积大，恢复速度慢。

配置示例：

conf

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec
auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

2.3 混合持久化（Redis 4.0+）

• 原理：AOF 重写时，将当前数据以 RDB 格式写入 AOF 文件开头，后续新命令以 AOF 格式追加。

• 优点：兼顾快速恢复（RDB）和数据安全（AOF）。

• 启用：

conf

aof-use-rdb-preamble yes

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3. 主从复制

3.1 架构

• 一个主节点（可写），多个从节点（只读）。

• 从节点通过 slaveof 命令复制主节点数据，实现读写分离和热备份。

3.2 Docker Compose 部署

创建目录 ~/redis-replication，编写 docker-compose.yml：

yaml

version: '3.8'
services:
  redis-master:
    image: redis:7.2
    container_name: redis-master
    ports:
      - "6379:6379"
    command: redis-server --appendonly yes
    networks:
      - redis-net
​
  redis-slave1:
    image: redis:7.2
    container_name: redis-slave1
    ports:
      - "6380:6379"
    command: redis-server --slaveof redis-master 6379 --appendonly yes
    depends_on:
      - redis-master
    networks:
      - redis-net
​
  redis-slave2:
    image: redis:7.2
    container_name: redis-slave2
    ports:
      - "6381:6379"
    command: redis-server --slaveof redis-master 6379 --appendonly yes
    depends_on:
      - redis-master
    networks:
      - redis-net
​
networks:
  redis-net:
    driver: bridge

3.3 测试主从同步

bash

# 启动服务
cd ~/redis-replication
docker compose up -d
​
# 主节点写入数据
docker exec -it redis-master redis-cli
127.0.0.1:6379> set name "redis master"
OK
​
# 从节点读取数据
docker exec -it redis-slave1 redis-cli get name
"redis master"
​
# 查看从节点角色
docker exec -it redis-slave1 redis-cli info replication
# role:slave, master_host:redis-master

结论：从节点成功复制主节点数据，且为只读。

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4. 哨兵模式（Sentinel）

4.1 原理

哨兵是一个独立进程，用于监控主从集群，实现自动故障转移。多个哨兵组成分布式系统，通过投票决定主节点是否客观下线并选举新主。

4.2 部署架构

• 1 个主节点 + 2 个从节点 + 3 个哨兵（奇数个）

• 所有服务在同一 Docker 网络中，使用容器名通信。

4.3 配置文件

sentinel1.conf（其余两个相同，端口一致）：

conf

port 26379
sentinel monitor mymaster redis-master 6379 2
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000
sentinel failover-timeout mymaster 60000
sentinel parallel-syncs mymaster 1
bind 0.0.0.0

4.4 Docker Compose 完整配置

在 docker-compose.yml 中添加哨兵服务（接上面主从配置）：

yaml

  sentinel1:
    image: redis:7.2
    container_name: sentinel1
    ports:
      - "26379:26379"
    command: redis-sentinel /usr/local/etc/redis/sentinel.conf
    volumes:
      - ./sentinel1.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf
    depends_on:
      - redis-master
      - redis-slave1
      - redis-slave2
    networks:
      - redis-net
​
  sentinel2:  # 类似，映射 26380:26379
  sentinel3:  # 类似，映射 26381:26379

4.5 测试故障转移

bash

# 启动所有服务
docker compose up -d
​
# 查看哨兵状态
docker exec -it sentinel1 redis-cli -p 26379 sentinel masters
​
# 停止主节点
docker stop redis-master
​
# 观察哨兵日志（约15秒后切换）
docker logs sentinel1 -f
​
# 查看新主节点（应该是某个从节点升级）
docker exec -it redis-slave1 redis-cli info replication | grep role
# role:master
​
# 恢复原主节点（自动成为从节点）
docker start redis-master

结论：哨兵成功检测主节点宕机，并完成自动故障转移，原主恢复后降级为从节点。

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5. Redis Cluster 集群

5.1 核心概念

• 哈希槽：16384 个槽，每个 key 通过 CRC16(key) % 16384 映射到某个槽。

• 分片：每个主节点负责一部分槽，多个主节点共同承载所有数据。

• 高可用：每个主节点可有多个从节点，主节点故障时从节点自动提升。

• 去中心化：节点间通过 gossip 协议通信，无需哨兵。

5.2 部署 3 主 3 从集群（使用 Docker 内部网络）

创建目录 ~/redis-cluster-test，编写 docker-compose.yml：

yaml

version: '3.8'
services:
  redis1: { image: redis:7.2, container_name: redis-cluster-1, networks: [redis-cluster-net], command: redis-server --port 6379 --cluster-enabled yes --appendonly yes }
  redis2: { ... }
  redis3: { ... }
  redis4: { ... }
  redis5: { ... }
  redis6: { ... }
networks:
  redis-cluster-net:
    driver: bridge

详细配置请见后文完整命令。

5.3 创建集群

bash

# 启动容器
cd ~/redis-cluster-test
docker compose up -d
​
# 创建集群（使用临时容器，同一网络）
docker run --rm -it --network redis-cluster-net redis:7.2 \
  redis-cli --cluster create \
  redis1:6379 redis2:6379 redis3:6379 \
  redis4:6379 redis5:6379 redis6:6379 \
  --cluster-replicas 1
# 输入 yes 确认

5.4 验证集群状态

bash

# 进入任意容器
docker exec -it redis-cluster-1 redis-cli -c
​
127.0.0.1:6379> cluster info
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_known_nodes:6
​
127.0.0.1:6379> cluster nodes
# 输出显示3个master和3个slave

5.5 数据分片测试

bash

127.0.0.1:6379> set user:1000 "Alice"
-> Redirected to slot [5798] located at 172.28.0.7:6379
OK
172.28.0.7:6379> get user:1000
"Alice"
​
# 写入多个key，观察自动重定向
set user:2000 "Bob"
set order:5000 "Order5000"

5.6 故障转移测试

bash

# 宿主机停止一个主节点（例如 redis-cluster-2）
docker stop redis-cluster-2
​
# 等待30秒，查看集群节点状态
docker exec -it redis-cluster-1 redis-cli -c cluster nodes
# 原主节点标记为 fail，其从节点升级为 master
​
# 恢复原主节点
docker start redis-cluster-2
# 稍后它会以 slave 身份重新加入

结果：集群自动完成故障转移，业务不中断。

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6. 清理环境

bash

# 主从+哨兵
cd ~/redis-replication
docker compose down -v
​
# 集群
cd ~/redis-cluster-test
docker compose down -v
docker network rm redis-cluster-net

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7. 附录：常见问题与警告

7.1 哨兵警告 Could not rename tmp config file

• 原因：Docker bind mount 不支持 rename 操作。

• 影响：不影响功能，可忽略或改用 Docker 卷。

7.2 内存 overcommit 警告

• 解决：宿主机执行 sysctl vm.overcommit_memory=1 并永久配置。

7.3 集群创建卡在 Waiting for the cluster to join

• 原因：节点无法通过 127.0.0.1 或未开放总线端口（16379 等）。

• 解决：使用 Docker 内部网络（容器名通信）或配置 --cluster-announce-ip 为宿主机真实 IP，并开放防火墙/安全组。

7.4 客户端连接集群失败

• 使用支持集群协议的客户端（如 redis-cli -c、JedisCluster、lettuce）。

• 若使用端口映射，需同时映射业务端口（6379）和总线端口（16379）。