1、Redis简介

Redis是一个开放源代码（BSD许可证）的代理，其在内存中存储数据，可以代理数据库、缓存和消息。它支持字符串、散列、列表、集合和位图等数据结构。Redis 是一个高性能的key-value数据库， 它在很大程度改进了memcached这类key/value存储的不足。Redis提供了Java，C/C++，C#，PHP，JavaScript，Perl，Object-C，Python，Ruby和Erlang等语言的客户端。
Redis支持master/slave结构，数据可以从master向任意数量的slave上进行同步。Redis 与其它 key – value 缓存产品相比，具有以下三个方面特点：

• 支持内存的持久化：可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用；
• 支持多种数据结构：Redis不仅仅只是支持key-value类型的数据，还能够支持字符串、散列和列表等数据结构；
• 支持主从结构：Redis支持主从结构，保证系统的高可用。

2、基于Sentinel模式的高可用方案

本文中的Redis高可用方案采用Sentinel(哨兵)模式，在集群出现故障的时候自动进行故障转移，保证集群的可用性。Redis Sentinel 为Redis提供了高可用性，这意味着通过使用Sentinel 可以创建一个Redis部署，在没有人为干预的情况下能够抵抗某些类型的失败。Sentiel的完整功能列表如下所示：

• 监控：不间断的检查master/slave实例否是安装预期正常工作；
• 通知：当 Redis 实例出现错误的时候，会使用程序（通过 API 接口）通知管理员；
• 自动故障转移：在master发生故障时，哨兵会开启故障转移处理，将一台slave提升为master，其它的slave被重新配置使用新的master，当应用程序连接时使用新的地址配置；
• 配置信息：Sentinel作为服务发现的权威来源，客户端连接到Sentinel去获取当前Redis master的地址，如果发生故障转移，Sentinel将会汇报新的服务器地址。

Sentinel本身是一套分布式系统，它被设计成能够进行多个进程间协同工作的模式，这样的好处如下：

• 多个Sentinel一致明确给定的主机不再可用时，才会执行故障检测，这能够有效错报的概率。
• 即使只有一个Sentinel在正常运行，Redis也是可用的，从而保证系统具有较高的健壮性。

Sentinel，Redis实例（master和slave）和连接到Sentinel和Redis的客户端的数量，也是一个具有特定属性的更大的分布式系统。在本文中，定制的Redis服务器镜像会确定执行它的Pod是redis的Sentinel、master还是slave，并启动适当的服务。这个Helm chart指示Sentinel状态与环境变量。如果没有设置，新启动的Pod将查询Kunbernetes的活动master。如果不存在，则它使用一种确定的方法来检测它是否应该作为master启动，然后将“master”或“slave”写入到称为redis-role的标签中。
redis-role=master Pod是集群启动的关键。在它们完成启动，sentinel将处于等待整体。所有其他的Pod等待sentinel识别主节点。运行Pod并设置标签podIP和runID。runID是每个redis服务器生成的唯一run_ID值的前几个字符。
在正常操作中，应该只有一个redis=master Pod。如果失败，Sentinel将提名一个新的master，并适当地改变所有的redis-role的值。
通过执行如下命令可以查看Pod所承担的角色：

$ kubectlget pods-L redis-role-namespace=kube-public

3、安装部署

2.1 环境要求

• 已有Kubernetes 1.6+环境；
• 已部署helm客户端和tiller服务端（请参考：https://docs.helm.sh/using_helm/#installing-helm）：
  • 在Kubernetes中创建了具备足够权限访问权限的service account；
  • 并通过此service account在Kubernetes部署了tiller服务端（请参考：https://docs.helm.sh/using_helm/#role-based-access-control）。
• 在Kubernetes中提供了容量大于10g的持久化存储卷。

2.2 Helm char配置

下表列示了Redis chart的配置参数和默认值：

在helm install中使用–set key=value格式设置上述的参数值，例如：

$ helm install \--set redis_image=quay.io/smile/redis:4.0.6r2 \
 stable/redis-ha

2.3 持久化

redis将持久化数据保存在容器的/redis-master-datal路径下，安装时会创建一个PersistentVolumeClaim ，并将其挂接到容器内的目录。因此，需要在Kubernetes中提前提供一个PersistentVolume。

2.4 通过Chart安装Redis

通过执行如下的命令，在Kubernetes中部署Redis：

$ helm install stable/redis-ha--name=redis-ha--namespace=kube-public

通过上述命令，将以默认的配置在Kubernetes中部署Redis。默认情况下，chart会安装部署3个Sentinel Pod，1个master Pod和2个slave Pod。

3、Helm Chart分析

MySQL Chart的目录如下，其中，values为默认的配置文件，用于为部署提供默认值。templates目录下的YAML文件是在Kubernetes进行部署的配置文件。

redis-ha--templates# 模板目录，当与values.yaml组合时，将生成有效的Kubernetes清单文件。----NOTES.txt----_helpers.tpl----redis-auth-secret.yaml----redis-master-service.yalm----redis-role.yaml----redis-rolebinding.yaml----redis-sentinel-deployment.yaml----redis-sentinel-service.yaml----redis-server-deployment.yaml----redis-serviceaccount.yaml----redis-slave-service.yaml--Chart.yaml# 描述chart的信息--README.md# 可读的chart介绍文件--values.yaml# 默认配置文件

3.1 values.yaml

在values.yaml配置文件中设置了通过helm进行部署时的默认值。在values.yaml中，首先，定义了主Pod和哨兵Pod的请求和限制资源的要求；接着，通过nodeSelector和容忍度为Pod定义调度到哪个Node上；以及，指定容器所使用的镜像和其它的相关信息。

## Configure resource requests and limits## ref: http://kubernetes.io/docs/user-guide/compute-resources/##
resources:
 server:
 requests:
 memory:200Mi
 cpu:100m
 limits:
 memory:700Mi
 sentinel:
 requests:
 memory:200Mi
 cpu:100m
 limits:
 memory:200Mi## Node labels and tolerations for pod assignment## ref: https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/assign-pod-node/#nodeselector## ref: https://kubernetes.io/docs/concepts/configuration/assign-pod-node/#taints-and-tolerations-beta-feature
 nodeSelector:{}
 tolerations:[]## Redis image version
redis_image: quay.io/smile/redis:4.0.8r0## replicas number for each component
replicas:
 servers:3
 sentinels:3
servers:
 serviceType:ClusterIP# [ClusterIP|LoadBalancer]
 annotations:{}

rbac:# Specifies whether RBAC resources should be created
 create:true

serviceAccount:# Specifies whether a ServiceAccount should be created
 create:true# The name of the ServiceAccount to use.# If not set and create is true, a name is generated using the fullname template
 name:## Configures redis with AUTH (requirepass & masterauth conf params)
auth:false## Redis password## Defaults to a random 10-character alphanumeric string if not set and auth is true## ref: https://github.com/kubernetes/charts/blob/master/stable/redis-ha/templates/redis-auth-secret.yaml#### redisPassword:

3.2 redis-server-deployment.yaml

此YAML配置文件用于定义Redis master/slave的部署。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind:Deployment
metadata:# Pay attention to the redis-role label at runtime. The self-determination logic in the image sets# this value accordingly.
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-server
 labels:
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-server
 redis-node:"true"{{ include"labels.standard".| indent4}}
spec:
 replicas:{{.Values.replicas.servers}}template:
 metadata:
 labels:
 app:{{template"redis-ha.name".}}
 release:{{.Release.Name}}
 component: server
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-server
 redis-node:"true"
 spec:
 serviceAccountName:{{template"redis-ha.serviceAccountName".}}{{-if.Values.nodeSelector}}
 nodeSelector:{{ toYaml.Values.nodeSelector| indent8}}{{-end}}{{-if.Values.tolerations}}
 tolerations:{{ toYaml.Values.tolerations| indent8}}{{-end}}
 containers:- name: redis
 image:{{.Values.redis_image}}
 resources:{{ toYaml.Values.resources.server| indent10}}
 env:- name: REDIS_SENTINEL_SERVICE_HOST
 value:"redis-sentinel"- name: REDIS_CHART_PREFIX
 value:{{template"redis-ha.fullname".}}-{{-if.Values.auth}}- name: REDIS_PASS
 valueFrom:
 secretKeyRef:
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}
 key: auth{{-end}}
 ports:- containerPort:6379
 volumeMounts:- mountPath:/redis-master-data
 name: data
 volumes:- name: data

3.3 redis-master-service.yaml

此YAML配置文件为定义了redis master的服务，此服务暴露6379端口，以供在集群中使用。

apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-master-svc
 labels:{{ include"labels.standard".| indent4}}
 annotations:{{ toYaml.Values.servers.annotations| indent4}}
spec:
 ports:- port:6379
 protocol: TCP
 targetPort:6379
 selector:
 app:{{template"redis-ha.name".}}
 release:"{{ .Release.Name }}"
 redis-node:"true"
 redis-role:"master"
 type:"{{ .Values.servers.serviceType }}"

3.4 redis-slave-service.yaml

此YAML配置文件为定义了redis slave的服务，此服务暴露6379端口，以供在集群中使用。

apiVersion: v1
kind:Service
metadata:
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-slave-svc
 labels:
 role: service{{ include"labels.standard".| indent4}}
 annotations:{{ toYaml.Values.servers.annotations| indent4}}
spec:
 ports:- port:6379
 protocol: TCP
 targetPort:6379
 selector:
 app:{{template"redis-ha.name".}}
 release:"{{ .Release.Name }}"
 redis-node:"true"
 redis-role:"slave"
 type:"{{ .Values.servers.serviceType }}"

3.5 redis-sentinel-deployment.yaml

此YAML文件定义Sentinel部署，Sentinel用于监控和管理对于Redis的访问。

apiVersion: extensions/v1beta1
kind:Deployment
metadata:
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-sentinel
 labels:{{ include"labels.standard".| indent4}}
spec:
 replicas:{{.Values.replicas.sentinels}}template:
 metadata:
 labels:
 app:{{template"redis-ha.name".}}
 release:{{.Release.Name}}
 component: sentinel
 name:{{template"redis-ha.fullname".}}-sentinel
 spec:
 serviceAccountName:{{template"redis-ha.serviceAccountName".}}{{-if.Values.nodeSelector}}
 nodeSelector:{{ toYaml.Values.nodeSelector| indent8}}{{-end}}{{-if.