【README】

轉(zhuǎn)自： https://segmentfault.com/a/1190000022808576??? （好文章）

Redis 支持三種集群方案

• 主從復(fù)制模式
• Sentinel（哨兵）模式
• Cluster 模式

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【1】主從復(fù)制模式?

主從復(fù)制的作用

通過持久化功能，Redis保證了即使在服務(wù)器重啟的情況下也不會丟失（或少量丟失）數(shù)據(jù)，因為持久化會把內(nèi)存中數(shù)據(jù)保存到硬盤上，重啟會從硬盤上加載數(shù)據(jù)。 但是由于數(shù)據(jù)是存儲在一臺服務(wù)器上的，如果這臺服務(wù)器出現(xiàn)硬盤故障等問題，也會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

為了避免單點故障，通常的做法是將數(shù)據(jù)庫復(fù)制多個副本以部署在不同的服務(wù)器上，這樣即使有一臺服務(wù)器出現(xiàn)故障，其他服務(wù)器依然可以繼續(xù)提供服務(wù)。

為此，?Redis 提供了復(fù)制（replication）功能，可以實現(xiàn)當一臺數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)更新后，自動將更新的數(shù)據(jù)同步到其他數(shù)據(jù)庫上。

在復(fù)制的概念中，數(shù)據(jù)庫分為兩類，一類是主數(shù)據(jù)庫（master），另一類是從數(shù)據(jù)庫(slave）。主數(shù)據(jù)庫可以進行讀寫操作，當寫操作導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化時會自動將數(shù)據(jù)同步給從數(shù)據(jù)庫。而從數(shù)據(jù)庫一般是只讀的，并接受主數(shù)據(jù)庫同步過來的數(shù)據(jù)。一個主數(shù)據(jù)庫可以擁有多個從數(shù)據(jù)庫，而一個從數(shù)據(jù)庫只能擁有一個主數(shù)據(jù)庫。

總結(jié)：引入主從復(fù)制機制的目的有兩個

• 一個是讀寫分離，分擔 "master" 的讀寫壓力
• 一個是方便做容災(zāi)恢復(fù)

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主從復(fù)制原理

• 從數(shù)據(jù)庫啟動成功后，連接主數(shù)據(jù)庫，發(fā)送 SYNC 命令；
• 主數(shù)據(jù)庫接收到 SYNC 命令后，開始執(zhí)行 BGSAVE 命令生成 RDB 文件并使用緩沖區(qū)記錄此后執(zhí)行的所有寫命令；
• 主數(shù)據(jù)庫 BGSAVE 執(zhí)行完后，向所有從數(shù)據(jù)庫發(fā)送快照文件，并在發(fā)送期間繼續(xù)記錄被執(zhí)行的寫命令；
• 從數(shù)據(jù)庫收到快照文件后丟棄所有舊數(shù)據(jù)，載入收到的快照；
• 主數(shù)據(jù)庫快照發(fā)送完畢后開始向從數(shù)據(jù)庫發(fā)送緩沖區(qū)中的寫命令；
• 從數(shù)據(jù)庫完成對快照的載入，開始接收命令請求，并執(zhí)行來自主數(shù)據(jù)庫緩沖區(qū)的寫命令；（從數(shù)據(jù)庫初始化完成）
• 主數(shù)據(jù)庫每執(zhí)行一個寫命令就會向從數(shù)據(jù)庫發(fā)送相同的寫命令，從數(shù)據(jù)庫接收并執(zhí)行收到的寫命令（從數(shù)據(jù)庫初始化完成后的操作）
• 出現(xiàn)斷開重連后，2.8之后的版本會將斷線期間的命令傳給重數(shù)據(jù)庫，增量復(fù)制。
• 主從剛剛連接的時候，進行全量同步；全同步結(jié)束后，進行增量同步。當然，如果有需要，slave 在任何時候都可以發(fā)起全量同步。Redis 的策略是，無論如何，首先會嘗試進行增量同步，如不成功，要求從機進行全量同步。
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主從復(fù)制優(yōu)缺點

【主從復(fù)制優(yōu)點】支持主從復(fù)制，主機會自動將數(shù)據(jù)同步到從機，可以進行讀寫分離； 為了分載 Master 的讀操作壓力，Slave 服務(wù)器可以為客戶端提供只讀操作的服務(wù)，寫服務(wù)仍然必須由Master來完成； Slave 同樣可以接受其它 Slaves 的連接和同步請求，這樣可以有效的分載 Master 的同步壓力； Master Server 是以非阻塞的方式為 Slaves 提供服務(wù)。所以在 Master-Slave 同步期間，客戶端仍然可以提交查詢或修改請求； Slave Server 同樣是以非阻塞的方式完成數(shù)據(jù)同步。在同步期間，如果有客戶端提交查詢請求，Redis則返回同步之前的數(shù)據(jù)；【主從復(fù)制缺點】Redis不具備自動容錯和恢復(fù)功能，主機從機的宕機都會導(dǎo)致前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重啟或者手動切換前端的IP才能恢復(fù)（也就是要人工介入）； 主機宕機，宕機前有部分數(shù)據(jù)未能及時同步到從機，切換IP后還會引入數(shù)據(jù)不一致的問題，降低了系統(tǒng)的可用性； 如果多個 Slave 斷線了，需要重啟的時候，盡量不要在同一時間段進行重啟。因為只要 Slave 啟動，就會發(fā)送sync 請求和主機全量同步，當多個 Slave 重啟的時候，可能會導(dǎo)致 Master IO 劇增從而宕機。 Redis 較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復(fù)雜；

【2】哨兵模式?

1）哨兵模式是什么？ 啟動一個線程作為哨兵監(jiān)控 redis節(jié)點是否宕機，若有宕機，則做進一步處理；

2）哨兵模式為什么要引入？ 由于主從復(fù)制模式下的redis集群，當 master宕機時，無法自動把 slave節(jié)點切換為 master節(jié)點； 哨兵模式就是解決自動切換slave節(jié)點為master，而引入的；

3）怎么啟動哨兵模式集群？ 簡單，這里不再累述；

4）哨兵模式原理

5）哨兵模式優(yōu)缺點

哨兵模式的優(yōu)缺點 【優(yōu)點】 哨兵模式是基于主從模式的，所有主從的優(yōu)點，哨兵模式都具有。 主從可以自動切換，系統(tǒng)更健壯，可用性更高(可以看作自動版的主從復(fù)制)。【缺點】 Redis較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復(fù)雜。

【3】cluster模式（分片存儲）

1）cluster模式的redis集群是什么？

Redis 的哨兵模式基本已經(jīng)可以實現(xiàn)高可用，讀寫分離 ，但是在這種模式下每臺 Redis 服務(wù)器都存儲相同的數(shù)據(jù)，很浪費內(nèi)存，所以在 redis3.0上加入了 Cluster 集群模式，實現(xiàn)了 Redis 的分布式存儲，也就是說每臺 Redis 節(jié)點上存儲不同的內(nèi)容。

補充： cluster模式的redis集群讀寫原理；

在這個圖中，每一個藍色的圈都代表著一個 redis 的服務(wù)器節(jié)點。它們?nèi)魏蝺蓚€節(jié)點之間都是相互連通的。客戶端可以與任何一個節(jié)點相連接，然后就可以訪問集群中的任何一個節(jié)點。對其進行存取和其他操作。

【荔枝】分布式存儲

k1 存儲在 203:6379 master節(jié)點，如下；

192.168.163.201:6379> set k1 v021801 -> Redirected to slot [12706] located at 192.168.163.203:6379 OK 192.168.163.203:6379> get k1 "v021801" 192.168.163.203:6379> keys * 1) "k1" 192.168.163.203:6379> get k1 "v021801"

又 203:6379? 201:6379?? 202:6379 這3個節(jié)點屬于同一個集群中的master節(jié)點，只不過存儲不同的分片或槽；

但當客戶端連接 201:6379? 202:6379 節(jié)點時，同樣可以獲取到 k1的值，即便其沒有存儲在 201:6379? 202:6379節(jié)點上； 這就是集群的魅力所在；

[root@centos201 bin]# redis-cli -h 192.168.163.201 -p 6379 -c 192.168.163.201:6379> keys * (empty list or set) 192.168.163.201:6379> get k1 -> Redirected to slot [12706] located at 192.168.163.203:6379 "v021801" 192.168.163.203:6379> exit [root@centos201 bin]# [root@centos201 bin]# redis-cli -h 192.168.163.202 -p 6379 -c 192.168.163.202:6379> keys * (empty list or set) 192.168.163.202:6379> get k1 -> Redirected to slot [12706] located at 192.168.163.203:6379 "v021801"

2）為什么要引入？分片存儲，擴容； 且支持在線擴容；且擴容非常簡單；

【集群的數(shù)據(jù)分片】
Redis 集群沒有使用一致性 hash，而是引入了哈希槽【hash slot】的概念。

Redis 集群有16384 個哈希槽，每個 key 通過 CRC16 校驗后對 16384 取模來決定放置哪個槽。集群的每個節(jié)點負責一部分hash槽，舉個例子，比如當前集群有3個節(jié)點，那么：

節(jié)點 A 包含 0 到 5460 號哈希槽
節(jié)點 B 包含 5461 到 10922 號哈希槽
節(jié)點 C 包含 10923 到 16383 號哈希槽
這種結(jié)構(gòu)很容易添加或者刪除節(jié)點。比如如果我想新添加個節(jié)點 D ， 我需要從節(jié)點 A， B， C 中得部分槽到 D 上。如果我想移除節(jié)點 A ，需要將 A 中的槽移到 B 和 C 節(jié)點上，然后將沒有任何槽的 A 節(jié)點從集群中移除即可。由于從一個節(jié)點將哈希槽移動到另一個節(jié)點并不會停止服務(wù)，所以無論添加刪除或者改變某個節(jié)點的哈希槽的數(shù)量都不會造成集群不可用的狀態(tài)。

在 Redis 的每一個節(jié)點上，都有這么兩個東西（插槽+節(jié)點），一個是插槽（slot），它的的取值范圍是：0-16383。還有一個就是 cluster，可以理解為是一個集群管理的插件。當我們的存取的 Key到達的時候，Redis 會根據(jù) CRC16 的算法得出一個結(jié)果，然后把結(jié)果對 16384 求余數(shù)，這樣每個 key 都會對應(yīng)一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，通過這個值，去找到對應(yīng)的插槽所對應(yīng)的節(jié)點，然后直接自動跳轉(zhuǎn)到這個對應(yīng)的節(jié)點上進行存取操作。

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3）Redis 集群的主從復(fù)制模型?

為了保證高可用，redis-cluster集群引入了主從復(fù)制模型，一個主節(jié)點對應(yīng)一個或者多個從節(jié)點，當主節(jié)點宕機的時候，就會啟用從節(jié)點。當其它主節(jié)點 ping 一個主節(jié)點 A 時，如果半數(shù)以上的主節(jié)點與 A 通信超時，那么認為主節(jié)點 A 宕機了。如果主節(jié)點 A 和它的從節(jié)點 A1 都宕機了，那么該集群就無法再提供服務(wù)了。

4）redis集群特點

所有的 redis 節(jié)點彼此互聯(lián)(PING-PONG機制)，內(nèi)部使用二進制協(xié)議優(yōu)化傳輸速度和帶寬。 節(jié)點的 fail 是通過集群中超過半數(shù)的節(jié)點檢測失效時才生效。 客戶端與 Redis 節(jié)點直連，不需要中間代理層.客戶端不需要連接集群所有節(jié)點，連接集群中任何一個可用節(jié)點即可。

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創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的redis集群3种模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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