Docker 实现 Redis 不同部署模式

本文将使用 Docker 实现 Redis 常见的几种部署模式，包括单机模式、主从复制模式、哨兵模式、集群模式。

总结一下这几种模式的优缺点：

## 单机模式

这是最简单的、最基础的部署方式，配置和维护比较简单，但是数据可靠性不高，适用于开发和测试环境，以及一些对可靠性要求不高的业务，能够容忍缓存数据丢失，可以轻易重建缓存。

**compose.yaml** 配置如下：

```yaml
services:
  redis-standalone:
    image: redis:latest
    container_name: redis-standalone
    restart: unless-stopped
    ports:
      - 6379:6379/tcp
    volumes:
      - ./data:/data:rw
      - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf:ro
    command: >-
      redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
```

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379
requirepass xueye.io

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec

auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
aof-use-rdb-preamble yes

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

dbfilename dump.rdb
rdbcompression yes

maxmemory 512mb
maxmemory-policy allkeys-lru
```

## 主从模式

主从模式解决了单机模式的单点故障和数据备份的问题，包含一个主节点（Master）和多个从节点（Slave）。

写操作只在 Master 节点进行，Master 节点的数据会自动、异步地复制到所有 Slave 节点。Slave 节点通常是只读的，可以分担请求压力。

优点是 Master 宕机后，Slave 仍然可以提供读服务。Slave 作为 Master 节点的冗余备份，提高了数据安全性。

缺点是，Master 宕机后需要手动将一个 Slave 提升为新 Master。

主从模式适用于对写入性要求不高，能够接受手动故障转移的场景。

**compose.yaml** 配置如下：

```yaml
services:
  redis-master:
    image: redis:latest
    container_name: redis-master
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf
    ports:
      - "6379:6379"
    volumes:
      - ./config/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./master/data:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-slave-1:
    image: redis:latest
    container_name: redis-slave-1
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --replicaof redis-master 6379
    ports:
      - "6380:6379"
    volumes:
      - ./config/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./slave1/data:/data
    restart: always
    depends_on:
      - redis-master
    networks:
      - redis-net

redis-slave-2:
    image: redis:latest
    container_name: redis-slave-2
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --replicaof redis-master 6379
    ports:
      - "6381:6379"
    volumes:
      - ./config/redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
      - ./slave2/data:/data
    restart: always
    depends_on:
      - redis-master
    networks:
      - redis-net

networks:
  redis-net:
    driver: bridge
```

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379

requirepass simaek.com
masterauth simaek.com

appendonly yes
appendfsync everysec

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

replica-read-only yes
```

**验证主从关系：**

```shell
docker-compose exec -it redis-master redis-cli
```

进入`redis-cli`之后，进行认证并查看信息。

```
127.0.0.1:6379> AUTH simaek.com
OK
127.0.0.1:6379> INFO replication
# Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.144.3,port=6379,state=online,offset=126,lag=1
slave1:ip=192.168.144.4,port=6379,state=online,offset=126,lag=1
master_failover_state:no-failover
master_replid:099f05d52c796d1f1d52843b53402aa1e15a01c6
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:126
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:15
repl_backlog_histlen:112
```

可以尝试在 Master 和 Slave 读写数据进行进一步测试，这里就不展开了。

## 哨兵模式

哨兵模式在主从模式的基础上，引入了“哨兵（Sentinel）”进程来监控整个 Redis 系统，实现了自动故障转移。

由一个或者多个 Sentinel 进程组成的集群，用于监控所有的 Master 和 Slave 节点。当 Sentinel 检测到 Master 节点宕机时，会自动在 Slave 节点中选举出一个新的 Master，然后更新其他 Slave 节点的配置，让它们复制新的 Master，并且通知客户端新的 Master 地址。

哨兵模式解决了主从模式的可用问题，但是性能上还是受限于 Master 单节点。

哨兵模式适用于要求可用性，但是数据量可以被单个 Redis 实例承载的场景。

沿用主从的配置，新增加额外的哨兵集群。

**compose.yaml** 配置如下：

```yaml
services:
# --snip--
  sentinel-1:
    image: redis:latest
    container_name: sentinel-1
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/sentinel.conf --sentinel
    ports:
      - "26379:26379"
    volumes:
      - ./config/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf
    restart: always
    depends_on:
      - redis-master
      - redis-slave-1
      - redis-slave-2
    networks:
      - redis-net
  sentinel-2:
    image: redis:latest
    container_name: sentinel-2
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/sentinel.conf --sentinel
    ports:
      - "26380:26379"
    volumes:
      - ./config/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf
    restart: always
    depends_on:
      - redis-master
      - redis-slave-1
      - redis-slave-2
    networks:
      - redis-net
  sentinel-3:
    image: redis:latest
    container_name: sentinel-3
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/sentinel.conf --sentinel
    ports:
      - "26381:26379"
    volumes:
      - ./config/sentinel.conf:/usr/local/etc/redis/sentinel.conf
    restart: always
    depends_on:
      - redis-master
      - redis-slave-1
      - redis-slave-2
    networks:
      - redis-net
```

**sentinel.conf** 配置如下：

```conf
# 哨兵默认监听端口
port 26379

sentinel resolve-hostnames yes

# 告诉哨兵去监控哪个主节点
# 格式: sentinel monitor <master-group-name> <ip> <port> <quorum>
# <master-group-name>: 主节点集群的逻辑名称，由你自定义，客户端会用它来发现主节点。
# <ip>: 主节点的地址。在 Docker Compose 中，我们使用服务名 redis-master。
# <port>: 主节点的端口。
# <quorum>: 法定人数。表示至少需要多少个哨兵同意，才能判定主节点下线并触发故障转移。
#           对于3个哨兵，设置为2是最佳实践 (N/2 + 1)。
sentinel monitor mymaster redis-master 6379 2

# 主节点被判定为下线前，需要多长时间无响应（毫秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

# 故障转移超时时间（毫秒）。如果在这个时间内，从节点没有被提升为新主节点，则本次故障转移失败。
sentinel failover-timeout mymaster 60000

# 在故障转移后，一次可以有多少个从节点同时对新的主节点进行同步。
# 设置为1可以减少新主节点的压力。
sentinel parallel-syncs mymaster 1

# 由于我们的 Redis 节点设置了密码，哨兵必须使用此密码才能连接。
# <master-group-name> 必须与上面的 monitor 指令中的名称一致。
sentinel auth-pass mymaster simaek.com
```

**连接到哨兵节点检查状态：**

```shell
docker-compose exec -it sentinel-1 redis-cli -p 26379

127.0.0.1:26379> INFO sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_tilt_since_seconds:-1
sentinel_total_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.160.3:6379,slaves=2,sentinels=3

127.0.0.1:26379> SENTINEL get-master-addr-by-name mymaster
1) "192.168.160.3"
2) "6379"
```

可以尝试模拟 Master 宕机，访问哨兵和选举出的新 Master 节点查看主从状态。此处不在赘述。

!> 这里有一个问题，在使用容器部署的时候，集群获取到的都是内部的地址。由于容器采用的 NAT 映射，在外部进行访问的时候，需要配置通告宿主机真实地址。

## 集群模式

当数据量巨大，单个 Master 无法容纳时，就需要集群模式了。集群模式会将数据分散存储在多个 Master 节点上。Redis 集群预设为 16384 个哈希槽，每个 Key 经过 CRC16 算法计算后，分配到其中一个槽，每个 Master 节点负责一部分槽。

集群中每个节点都互相连接，知道其他节点负责哪些槽。客户端可以连接到任意一个节点，如果 Key 不在该节点，节点会被自动重定向到正确的节点。

另外每个 Master 节点都可以有自己的 Slave 节点，当某个 Master 宕机时，其对应的 Slave 会自动提升为新的 Master，接管其负责的哈希槽，保证集群的可用性。

集群模式的优点是可以通过增加节点来横向拓展容量和吞吐量，突破了单机内存限制。另外继承了类似哨兵模式的故障转移功能，不再需要引入哨兵来保证可用性。

但是集群模式也不是没有缺点，首先部署和维护相比其他模式都要复杂的多。对于跨多个 Slot 操作支持有限，除非这些 Key 恰好在同一个 Slot。Lua 脚本和事务也必须保证操作的 Key 在同一个节点上。

集群模式适用于海量数据的存储，数据量超过单机容量上限。需要高可用和高并发的场景也需要使用集群模式。

**compose.yaml** 配置如下：

```yaml
services:
  redis-1:
    image: redis:latest
    container_name: redis-1
    # 【关键】通告自己的主机名，并加载配置
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-1
    ports:
      - "7001:6379"
      - "17001:16379" # 集群总线端口
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-1:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-2:
    image: redis:latest
    container_name: redis-2
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-2
    ports:
      - "7002:6379"
      - "17002:16379"
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-2:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-3:
    image: redis:latest
    container_name: redis-3
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-3
    ports:
      - "7003:6379"
      - "17003:16379"
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-3:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-4:
    image: redis:latest
    container_name: redis-4
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-4
    ports:
      - "7004:6379"
      - "17004:16379"
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-4:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-5:
    image: redis:latest
    container_name: redis-5
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-5
    ports:
      - "7005:6379"
      - "17005:16379"
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-5:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

redis-6:
    image: redis:latest
    container_name: redis-6
    command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf --cluster-announce-hostname redis-6
    ports:
      - "7006:6379"
      - "17006:16379"
    volumes:
      - ./config:/usr/local/etc/redis
      - ./data/node-6:/data
    restart: always
    networks:
      - redis-net

networks:
  redis-net:
    driver: bridge
```

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379

# 【集群模式核心配置】
# 开启集群模式
cluster-enabled yes

# 每个节点都有一个集群配置文件，由 Redis 自动维护，记录了集群中的其他节点等信息。
# 这个文件不能被多个节点共享，但因为我们为每个容器挂载了独立的数据目录，所以没问题。
cluster-config-file nodes.conf

# 节点超时时间（毫秒）
cluster-node-timeout 5000

# 【持久化与安全】
# 开启 AOF
appendonly yes
appendfsync everysec

# 设置密码。所有节点密码必须相同。
requirepass simaek.com
masterauth simaek.com
```

**创建集群：**

进入任何一个容器内执行。

```shell
docker-compose exec -it redis-1 redis-cli \
	--cluster create \
	redis-1:6379 \
	redis-2:6379 \
	redis-3:6379 \
	redis-4:6379 \
	redis-5:6379 \
	redis-6:6379 \
	--cluster-replicas 1 \
	-a simaek.com
```

`--cluster-replicas 1` 意味着为每个创建的主节点分配 1 个从节点。因为我们有 6 个节点，所以它会自动创建 3 个主节点和 3 个从节点。

执行上述命令后，redis-cli 会计算出一个分片计划，并让你确认。

```
**>>> Performing hash slots allocation on 6 nodes...**
Master[0] -> Slots 0 - 5460
Master[1] -> Slots 5461 - 10922
Master[2] -> Slots 10923 - 16383
Adding replica redis-5:6379 to redis-1:6379
Adding replica redis-6:6379 to redis-2:6379
Adding replica redis-4:6379 to redis-3:6379

# --snip--

Can I set the cluster configuration? (type 'yes' to accept):
```

**连接集群验证**：
这里使用`-c`来连接开启集群模式（自动重定向），必须提供密码，否则重定向到其他节点时会没有权限。

```shell
docker-compose exec -it redis-1 redis-cli -c -a simaek.com

127.0.0.1:6379> CLUSTER INFO
cluster_state:ok
cluster_slots_assigned:16384
cluster_slots_ok:16384
cluster_slots_pfail:0
cluster_slots_fail:0
cluster_known_nodes:6
cluster_size:3
cluster_current_epoch:6
cluster_my_epoch:1
cluster_stats_messages_ping_sent:365
cluster_stats_messages_pong_sent:363
cluster_stats_messages_sent:728
cluster_stats_messages_ping_received:358
cluster_stats_messages_pong_received:365
cluster_stats_messages_meet_received:5
cluster_stats_messages_received:728
total_cluster_links_buffer_limit_exceeded:0
cluster_slot_migration_active_tasks:0
cluster_slot_migration_active_trim_running:0
cluster_slot_migration_active_trim_current_job_keys:0
cluster_slot_migration_active_trim_current_job_trimmed:0
cluster_slot_migration_stats_active_trim_started:0
cluster_slot_migration_stats_active_trim_completed:0s
cluster_slot_migration_stats_active_trim_cancelled:0
```

**测试数据分片和重定向：**

```shell
127.0.0.1:6379> set hello "redis"
127.0.0.1:6379> set other "simaek"
-> Redirected to slot [11361] located at 192.168.176.4:6379
OK
192.168.176.4:6379>
```

本文将使用 Docker 实现 Redis 常见的几种部署模式，包括单机模式、主从复制模式、哨兵模式、集群模式。

总结一下这几种模式的优缺点：

## 单机模式

**compose.yaml** 配置如下：

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379
requirepass xueye.io

appendonly yes
appendfilename "appendonly.aof"
appendfsync everysec

auto-aof-rewrite-percentage 100
auto-aof-rewrite-min-size 64mb
aof-use-rdb-preamble yes

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

dbfilename dump.rdb
rdbcompression yes

maxmemory 512mb
maxmemory-policy allkeys-lru
```

## 主从模式

主从模式解决了单机模式的单点故障和数据备份的问题，包含一个主节点（Master）和多个从节点（Slave）。

写操作只在 Master 节点进行，Master 节点的数据会自动、异步地复制到所有 Slave 节点。Slave 节点通常是只读的，可以分担请求压力。

优点是 Master 宕机后，Slave 仍然可以提供读服务。Slave 作为 Master 节点的冗余备份，提高了数据安全性。

缺点是，Master 宕机后需要手动将一个 Slave 提升为新 Master。

主从模式适用于对写入性要求不高，能够接受手动故障转移的场景。

**compose.yaml** 配置如下：

networks:
  redis-net:
    driver: bridge
```

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379

requirepass simaek.com
masterauth simaek.com

appendonly yes
appendfsync everysec

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

replica-read-only yes
```

**验证主从关系：**

```shell
docker-compose exec -it redis-master redis-cli
```

进入`redis-cli`之后，进行认证并查看信息。

可以尝试在 Master 和 Slave 读写数据进行进一步测试，这里就不展开了。

## 哨兵模式

哨兵模式在主从模式的基础上，引入了“哨兵（Sentinel）”进程来监控整个 Redis 系统，实现了自动故障转移。

哨兵模式解决了主从模式的可用问题，但是性能上还是受限于 Master 单节点。

哨兵模式适用于要求可用性，但是数据量可以被单个 Redis 实例承载的场景。

沿用主从的配置，新增加额外的哨兵集群。

**compose.yaml** 配置如下：

**sentinel.conf** 配置如下：

```conf
# 哨兵默认监听端口
port 26379

sentinel resolve-hostnames yes

# 主节点被判定为下线前，需要多长时间无响应（毫秒）
sentinel down-after-milliseconds mymaster 5000

# 故障转移超时时间（毫秒）。如果在这个时间内，从节点没有被提升为新主节点，则本次故障转移失败。
sentinel failover-timeout mymaster 60000

# 在故障转移后，一次可以有多少个从节点同时对新的主节点进行同步。
# 设置为1可以减少新主节点的压力。
sentinel parallel-syncs mymaster 1

**连接到哨兵节点检查状态：**

```shell
docker-compose exec -it sentinel-1 redis-cli -p 26379

127.0.0.1:26379> SENTINEL get-master-addr-by-name mymaster
1) "192.168.160.3"
2) "6379"
```

可以尝试模拟 Master 宕机，访问哨兵和选举出的新 Master 节点查看主从状态。此处不在赘述。

## 集群模式

集群中每个节点都互相连接，知道其他节点负责哪些槽。客户端可以连接到任意一个节点，如果 Key 不在该节点，节点会被自动重定向到正确的节点。

集群模式适用于海量数据的存储，数据量超过单机容量上限。需要高可用和高并发的场景也需要使用集群模式。

**compose.yaml** 配置如下：

networks:
  redis-net:
    driver: bridge
```

**redis.conf** 配置如下：

```conf
bind 0.0.0.0
port 6379

# 【集群模式核心配置】
# 开启集群模式
cluster-enabled yes

# 节点超时时间（毫秒）
cluster-node-timeout 5000

# 【持久化与安全】
# 开启 AOF
appendonly yes
appendfsync everysec

# 设置密码。所有节点密码必须相同。
requirepass simaek.com
masterauth simaek.com
```

**创建集群：**

进入任何一个容器内执行。

`--cluster-replicas 1` 意味着为每个创建的主节点分配 1 个从节点。因为我们有 6 个节点，所以它会自动创建 3 个主节点和 3 个从节点。

执行上述命令后，redis-cli 会计算出一个分片计划，并让你确认。

# --snip--

Can I set the cluster configuration? (type 'yes' to accept):
```

**连接集群验证**：
这里使用`-c`来连接开启集群模式（自动重定向），必须提供密码，否则重定向到其他节点时会没有权限。

```shell
docker-compose exec -it redis-1 redis-cli -c -a simaek.com

**测试数据分片和重定向：**

```shell
127.0.0.1:6379> set hello "redis"
127.0.0.1:6379> set other "simaek"
-> Redirected to slot [11361] located at 192.168.176.4:6379
OK
192.168.176.4:6379>
```

最后修改：2025 年 12 月 25 日