三種集群模式

• redis有三種集群模式，其中主從是最常見的模式。
• Sentinel 哨兵模式是為了彌補主從復制集群中主機宕機后，主備切換的復雜性而演變出來的。哨兵顧名思義，就是用來監(jiān)控的，主要作用就是監(jiān)控主從集群，自動切換主備，完成集群故障轉移。
• cluster 模式是redis官方提供的集群模式，使用了Sharding 技術，不僅實現(xiàn)了高可用、讀寫分離、也實現(xiàn)了真正的分布式存儲。

一、主從復制

redis主從復制

1、reids主從模式

2、redis復制原理

redis 的復制分為兩部分操作 同步（SYNC）和 命令傳播（command propagate）

• 同步（SYNC）用來將從服務器的狀態(tài) 更新到 和主服務器 一致。白話文解釋就是從服務器主動獲取 主服務器的數(shù)據(jù)。保持數(shù)據(jù)一致。具體實現(xiàn)是，主服務器收到SYNC命令后，生成RDB快照文件，然后發(fā)送給從服務器。
• 命令傳播 （command propagate）用于在主服務器數(shù)據(jù)被修改后，主從不一致，為了讓從服務器保持和主服務器狀態(tài)一致，而做的命令傳播。白話文解釋就是主服務器收到客戶端修改數(shù)據(jù)命令后，數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)發(fā)生變化，同時將命令緩存起來，然后將緩存命令發(fā)送到從服務器，從服務器通過載入緩存命令來達到主從數(shù)據(jù)一致。這就是所謂的命令傳播。
• 為什么需要有同步和命令傳播的兩種復制操作： 當只有同步操作時候，那么在從服務器向主服務器發(fā)送SYNC命令時候，主服務器在生成RDB快照文件時候，仍然會收到客戶端的命令修改數(shù)據(jù)狀態(tài)，這部分數(shù)據(jù)如果不能傳達給從服務器，那么就會出現(xiàn)主從數(shù)據(jù)不一致的現(xiàn)象。這時候就出現(xiàn)了命令傳播，主服務器收到從服務器的SYNC命令后，生成RDB快照文件同時，將此段時間內收到的命令緩存起來，然后使用命令傳播的操作發(fā)送從服務器。來達到主從數(shù)據(jù)一致。

3、redis主從復制原理

上面介紹了redis復制的兩種操作，而redis得主從復制正式基于 同步 和 命令傳播 來實現(xiàn)得。下面兩張圖展示了redis復制的流程：

4、redis主從復制優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1、實現(xiàn)讀寫分離，提高了可用性，解決了單機故障2、主從復制期間master和slave都是非阻塞方式，仍然可用。

缺點：

1、master宕機期間，需要手動切換主機，同時會有部分數(shù)據(jù)不能及時同步從服務器，造成數(shù)據(jù)不一致（需要人工手動介入）

2、slave宕機后，多個slave恢復后，大量的SYNC同步會造成master IO壓力倍增（可以手動規(guī)避啟動時間）

3、在線擴容較復雜。

總結：
redis主從復制的優(yōu)點主要是提高了可用性缺點

二、Sentinel 哨兵模式

Sentinel 哨兵Sentinel 哨兵介紹
Sentinel 哨兵本質上是一個運行在特殊模式下的Redis實例，只是初始化的過程和工作與普通的Redis不同，本質上也是一個單獨的進程。
Sentinel 哨兵 是Redis的高可用解決方案：一個或多個Sentinel實例（instance）組成的Sentinel系統(tǒng)（system）可以監(jiān)視任意多個主服務器，以及這些主服務器屬下的所有從服務器，并在主服務器下線時可以自動切換從服務器升級為主服務器。

1、Sentinel系統(tǒng)

下圖是一個簡單的Sentinel系統(tǒng)架構圖，一個Sentinel系統(tǒng)監(jiān)視一個主從集群，其中server1是Redis主服務器，server2/3/4是Redis 從服務器。主從之間利用上面的主從復制來達到主從一致。而Sentinel系統(tǒng)監(jiān)視整個主從集群。

2、Sentinel故障轉移

當Sentinel系統(tǒng)察覺到Server1主服務器下線時，就會終止server2/3/4的復制。

同時Sentinel將server2升級為主服務器，server3/4從新的主服務器進行復制。同時等待server1的再次上線。

Sentinel系統(tǒng)也可以主動降級主服務為從服務器，將從服務器升級為主服務器。

2.1、Sentinel 哨兵監(jiān)控過程

Sentinel 哨兵監(jiān)控集群過程：

• 命令 Sentinel哨兵通過發(fā)送命令，讓redis服務器返回運行狀態(tài)。發(fā)布訂閱 當主服務器狀態(tài)發(fā)生變化時，Sentinel哨兵通過
• 發(fā)布訂閱模式通知其他從服務器。

2.2、Sentinel 哨兵故障轉移

Sentinel 故障轉移：

• 1、Sentinel系統(tǒng)中的Sentinel實例每隔1s就像集群發(fā)送PING命令
• 2、如果集群中有實例的回復Sentinel實例時間超過了 down-after-milliseconds，那么這個實例就會發(fā)送PING命令的Sentinel實例被主觀下線
• 3、那么什么時候會客觀下線呢？需要Sentinel系統(tǒng)中其他實例也確認集群中該實例主管下線。
• 如果master主服務器被標記為主觀下線，則Sentinel系統(tǒng)中監(jiān)視master的Sentinel進程需要以每秒一次的頻率確認Master是否進入主管下線狀態(tài)
• 4、當有足夠的Sentinel實例（取決于配置）確認Master進入了主管下線，則Master會被標記為客觀下線。
  

3、Sentinel 哨兵優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1、哨兵模式基于主從復制，因此主從復制的優(yōu)點哨兵都具備2、哨兵具備了主從切換和故障轉移，因此集群有了更高的可用性

缺點：

1、Redis較難支持在線擴容，在線擴容比較復雜。

總結：
sentinel 哨兵主要用來監(jiān)控redis主從集群，提高了redis 主從集群的可用性。

三、cluster 模式

redis cluster

1、reids cluster

Redis Cluster是一種服務器 Sharding 技術，redis 3.0版本開始正式提供。
Sentinel基本已經(jīng)實現(xiàn)了高可用，但是每臺機器都存儲相同內容，很浪費內存，所以Redis Cluster實現(xiàn)了分布式存儲。每臺機器節(jié)點上存儲不同的內容。

2、Redis Cluster 數(shù)據(jù)分片原理

redis 數(shù)據(jù)分片使用的是hash slot， redis集群有16384個哈希槽，每個Key通過CRC16校驗后對16384取模來決定放置哪一個槽。
當存取redis key時候，redis會根據(jù)CRC16算法得到一個結果，然后把結果和16384求余，通過這個值去對應得節(jié)點獲取數(shù)據(jù)。
這個時候，應用客戶端實際上只需要連接其中任意一個節(jié)點即可，然后Redis Cluster 中每個節(jié)點都保存了其他節(jié)點得槽信息。這樣當存取key計算完槽之后，通過保存槽信息從配置中獲取節(jié)點信息，然后再去對應得節(jié)點獲取數(shù)據(jù)。

3、Redis Cluster 復制原理

redis-cluster集群引入了主從復制模型，一個主節(jié)點對應一個或者多個從節(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了

4、redis Cluster 優(yōu)缺點

優(yōu)點：

1、實現(xiàn)了分布式存儲，節(jié)省了內存

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