Redis集群架构有哪些

  • 主从架构：选择一台作为主服务器，将数据同步多台到从服务器上，构建一主多从的的模式，主从之间读写分离。主服务器可读可写，发生写操作会同步给从服务器，而从服务器一般是只读，且主从之间同步是异步的，所以无法实现强一致性保证
  • 哨兵集群：当Redis的主服务器出现故障的时候，需要手动进行恢复，为了解决这个问题，Redis增加了哨兵模式，哨兵监控主从服务器，如果主服务器宕机了，会选择一个从服务器作为主服务器，并通知给其他从服务器和客户端
  • 切片集群：当数据量大到一定程序的时候，需要使用Redis切片集群方案，将数据分布在不同服务器上，以此来降低系统对单节点的依赖

切片集群

过程：

  • 根据键值对的key，按照CRC16算法计算出一个16bit
  • 再用16bit值对16384取模得到一个模数，每个模数代表一个相应编号的哈希槽

哈希槽分配：

  • 平均分配：使用cluster create命令创建Redis集群的时候，Redis会自动把所有哈希槽平均分布到集群节点上，比如有9个节点，就是16834/9
  • 手动分配：使用cluster meet命令手动建立节点之间的连接，组成集群，再使用cluster addslots命令，指定每个节点上的哈希槽个数

Redis主从复制过程

全量同步

slave获取master所有的数据：

  1. 从服务器发送sync命令到主服务器，链接主服务
  2. 主服务器收到sync命令，进行存盘的操作，并继续收集后续的写命令，存储缓冲区
  3. 存盘结束后，将对应数据的文件写到slave中，完成一次全量同步
  4. 主服务器数据发送完毕后，将进行增量的缓冲区数据同步
  5. slave加载数据文件和缓冲区文件，开始接受命令操作，提供操作

增量同步

  • 从节点完成全量同步后，就可以开启增量同步。当master节点有写操作的时候，会自动同步到slave节点上。master节点每执行一个任务，都会写入到缓冲区中，随后将缓存区中的命令发给从节点执行

哨兵机制的工作原理

  1. 判断节点是否存活：哨兵会周期性地给主从库发送PING命令来判断节点是否下线。如果主库没有在规定时间返回响应，则将该节点标记为主观下线，然后该哨兵节点会向其他哨兵节点发出投票命令，当投票命令到达一定阈值后该节点会标记为客观下线

  2. 投票：哨兵集群中会重新选择一个从leader来负责主从切换，选举是一个投票过程：判断主节点为客观下线的是候选者，候选者向其他节点发送命令表示要成为leader，其他哨兵会进行投票，每个哨兵只有一票，但是只有哨兵节点会自己投给自己。候选者拿到半数以上的赞成票并且达到了阈值会成为leader

  3. 选择出新的主节点：进行三轮考察，哪些节点胜出就进行下一轮，直到选出主节点

    1. 根据从节点的优先级来排序，优先级的值越小排名越靠前
    2. 如果优先级相同，则查看复制的下标，哪个接受的复制数据多就选哪个
    3. 如果优先级和下标都相同，选择id最小的那个

  4. 哨兵leader让已下线主节点属下的所有从节点指向新主节点

  5. 通知客户端的主节点已更换

  6. 将旧主节点变成从节点

哨兵模式的优缺点

  • 优点：保证系统的高可用，各个节点可以做故障转移
  • 缺点：主节点单点风险高，主从切换过程可能会出现数据丢失的问题。此外主从模式无法水平扩容（因为主节点和从节点数据要一样）