Redis-集群三种模式简介

简介

redis实现高可用的方式通常有三种模式：主从模式，哨兵模式，redis-cluster集群。

主从模式

一台主服务器、多台从服务器

原理

1. 从服务器（slave）起始连接主服务器（master），从服务器（slave）发起数据同步请求（sync命令）；
2. 主服务器（master）接受sync命令，执行BGSAVE命令，把已有的数据生成RDB文件（通过RDB方式持久化），同时这段时间的会把写命令记录到缓存；
3. 主服务器（master）执行完BGSAVE（持久化结束），向从服务器（slave）发送快照文件，并且这段时间写命令一直记录在缓存中，快照文件发送完，开始发送缓存记录；
4. 从服务器（slave）接收到快照文件，丢弃旧数据，载入快照文件；
5. 快照文件载入结束，接受主服务器（master）的缓存记录，并且执行记录中的命令（初始化完毕）；
6. 后续中，主服务器（master）每执行一个写命令都会往从服务器（slave）发送相同的命令，从服务器接受并执行。

缺点

1. 不具备容错机制，主服务器（master）挂了，从服务器（slave）不会自动转为主服务器（从服务器不可以对外提供写服务，因为从服务不具备向主服务器发送数据），需要手动更改客户端IP地址
2. 主服务器（master）发生宕机，会导致从服务器（slave）丢失最近一次同步数据到宕机之间的数据

优点

1. 主从分离可以实现数据读写分离，主服务器（master）提供读写服务，从服务器（slave）提供读服务。
2. 主-从同步数据的时候，对外仍然提供读写服务（非阻塞的方式）
3. 从服务器（slave）同步期间，对外仍然提供读服务（非阻塞方式），返回的数据是同步之前的数据（会产生脏读）

哨兵模式

主从模式当主服务器（master）宕机时候，可以将某台从服务器（slave）升级为主服务器（master），但是这个升级操作需要人工操作。redis为哨兵模式提供一个redis监控工具，可以实时监控主-从服务器状态，和故障恢复功能

运行步骤

1. 监控主服务器（master）和从服务器（slave）是否正常运行
2. 主服务器（master）异常，自动将从服务器（slave）升级为主服务器

原理

1. 每个哨兵（sentinel）进程以每秒一次的频率向所有主服务器（master）、从服务器（slave）、其他哨兵（sentinel）进程发送一个ping命令
2. 如果有一个实例（instance）距离最近一次有效的ping命令超过down-after-miliseconds所设置的值，则这个实例将被哨兵（sentinel）设置为主观下线（sdown）
3. 如果一个主服务器（master）被标记为主观下线(sdown)，则正在监控这个主服务器（master）的所有哨兵（sentinel）进程将以每秒一次的频率确认主服务器（master）是否进入主观下线（sdown）
4. 当确认主观下线的哨兵数达到配置文件制定的值，并且在指定的时间范围内确认主观下线（sdown），则主服务器（master）会被标识为客观下线（odown）
5. 一般情况下，每个哨兵进程会以10秒一次的频率向所有主服务器（master）、从服务器（slave）发送info命令
6. 当主服务器（master）被哨兵进程（sentinel）标记为客观下线（odown）时，哨兵（sentinel）进程向下线的主服务器（master）和所有从服务器（slave）发送info的频率变为每秒一次
7. 若没有足够多的哨兵（sentinel）进程统一主服务器（master）下线，则主服务器（master）客观（odown）下线将被移除。若主服务器（Master）重新向哨兵（sentinel）进程发送PING命令返回有效值，主服务器（master）的主观下线（sdown）就会被移除

优点

1. 主从模式的优点他都要
2. 主从服务器可以自动切换，系统容错性更强

缺点

1. 动态扩张比较难

redis-cluster集群

哨兵模式基本符合高可用、读写分离，但是这种模式下每个redis保存的数据都是一致的，浪费大量内存空间。所以redis cluster实现了分布式存储，每个主节点服务器保存的数据不一样。

采用无中心结构

1. redis所有的节点彼此之间互联（ping-pong机制），内部交流以二进制协议优化速度和带宽
2. 节点失效需要集群超过半数的节点检测失效才失效
3. 客户端连接redis集群只需要连接集群的任一可用的节点就可

原理

1. 每个节点都有两个东西：插槽（slot）和cluster，插槽取值范围0-16383（可以形象的想象成一个个槽，每个槽里面可以放数据，每个槽有个编号，编号范围是0-16383）。cluster是一个集群管理的插件，负责维护node<->slot<->value；
2. 当我们存取一个值key的时候，redis会根据crc16得出一个数字，然后对16383求余（这样子每个key都会有一个[0-16383]范围内的哈希值），根据这个值找到对应的插槽所存在的redis节点（根据这个余数放入相对应的插槽），然后直接跳到该节点进行存取操作；
3. 为了保证高可用，redis-cluster集群引入主从模式，一个主节点（master）对应多个从节点（slave），当主节点（master）宕机的时候将启用从节点（slave）。
4. 当其他主节点（master）ping一个主节点时，超过半数以上通信超时则认为该主节点（master）宕机。当有一个主节点（master）和他所有的从节点（slave）都宕机则整个集群都不可用。
5. redis-cluster可以动态扩容增加删除节点。需要重新分配slot