Redis集群如何实现高可用

starlin 301 2019-08-26

Redis 高可用的手段主要有以下四种:

  • 数据持久化
  • 主从数据同步(主从复制)
  • Redis 哨兵模式(Sentinel),着眼于高可用,在master宕机时会自动将slave提升为master,继续提供服务
  • Redis 集群(Cluster),着眼于扩展性,在单个redis内存不足时,使用Cluster进行分片存储

数据持久化

在 Redis 4.0 之前数据持久化方式有两种:AOF 方式和 RDB 方式。

  • RDB(Redis DataBase,快照方式)是将某一个时刻的内存数据,以二进制的方式写入磁盘。
  • AOF(Append Only File,文件追加方式)是指将所有的操作命令,以文本的形式追加到文件中。
    RDB 默认的保存文件为 dump.rdb,用的空间更小、数据存储更紧凑,并且与 AOF 相比,RDB 具备更快的重启恢复能力
    AOF 默认的保存文件为 appendonly.aof,它的优点是存储频率更高,因此丢失数据的风险就越低,并且 AOF 并不是以二进制存储的,所以它的存储信息更易懂。缺点是占用空间大,重启之后的数据恢复速度比较慢

我们可以使用“config get aof-use-rdb-preamble”的命令来查询 Redis 混合持久化的功能是否开启,执行示例如下:

127.0.0.1:6379> config get aof-use-rdb-preamble
1) "aof-use-rdb-preamble"
2) "yes"

如果执行结果为“no”则表示混合持久化功能关闭,不过我们可以使用“config set aof-use-rdb-preamble yes”的命令打开此功能。

Redis 主从同步

主从同步是 Redis 多机运行中最基础的功能,它是把多个 Redis 节点组成一个 Redis 集群,在这个集群当中有一个主节点用来进行数据的操作,其他从节点用于同步主节点的内容,并且提供给客户端进行数据查询。

哨兵模式(Sentinel)

Redis 哨兵模式就是用来监视 Redis 主从服务器的,当 Redis 的主从服务器发生故障之后,Redis 哨兵提供了自动容灾修复的功能,如下图所示:
Sentinel模式

1.哨兵机制建立了多个哨兵节点(进程),共同监控数据节点的运行状况。
2.同时哨兵节点之间也互相通信,交换对主从节点的监控状况。
3.每隔1秒每个哨兵会向整个集群:Master主服务器+Slave从服务器+其他Sentinel(哨兵)进程,发送一次ping命令做一次心跳检测。

这个就是哨兵用来判断节点是否正常的重要依据,涉及两个新的概念:主观下线和客观下线
1. 主观下线:一个哨兵节点判定主节点down掉是主观下线。
2.客观下线:只有半数哨兵节点都主观判定主节点down掉,此时多个哨兵节点交换主观判定结果,才会判定主节点客观下线。
3.原理:基本上哪个哨兵节点最先判断出这个主节点客观下线,就会在各个哨兵节点中发起投票机制Raft算法(选举算法),最终被投为领导者的哨兵节点完成主从自动化切换的过程。

可以使用命令“./src/redis-sentinel sentinel.conf”来启动哨兵功能。

有了哨兵功能之后,就再也不怕 Redis 主从服务器宕机了。哨兵的工作原理是每个哨兵会以每秒钟 1 次的频率,向已知的主服务器和从服务器,发送一个 PING 命令。如果最后一次有效回复 PING 命令的时间,超过了配置的最大下线时间(Down-After-Milliseconds)时,默认是 30s,那么这个实例会被哨兵标记为主观下线。

如果一个主服务器被标记为主观下线,那么正在监视这个主服务器的所有哨兵节点,要以每秒 1 次的频率确认主服务器是否进入了主观下线的状态。如果有足够数量(quorum 配置值)的哨兵证实该主服务器为主观下线,那么这个主服务器被标记为客观下线。此时所有的哨兵会按照规则(协商)自动选出新的主节点服务器,并自动完成主服务器的自动切换功能,而整个过程都是无须人工干预的。

Redis 集群(Cluster)

Redis 集群也就是 Redis Cluster,它是 Redis 3.0 版本推出的 Redis 集群方案,将数据分布在不同的主服务器上,以此来降低系统对单主节点的依赖,并且可以大大提高 Redis 服务的读写性能。Redis 集群除了拥有主从模式 + 哨兵模式的所有功能之外,还提供了多个主从节点的集群功能,实现了真正意义上的分布式集群服务,如下图所示:
Cluster模式

Redis 集群可以实现数据分片服务,也就是说在 Redis 集群中有 16384 个槽位用来存储所有的数据,当我们有 N 个主节点时,可以把 16384 个槽位平均分配到 N 台主服务器上。当有键值存储时,Redis 会使用 crc16 算法进行 hash 得到一个整数值,然后用这个整数值对 16384 进行取模来得到具体槽位,再把此键值存储在对应的服务器上,读取操作也是同样的道理,这样我们就实现了数据分片的功能

Redis主从,哨兵,集群模式区别

1.主从模式:读写分离,备份,一个Master可以有多个Slaves。
2.哨兵sentinel:监控,自动转移,哨兵发现主服务器挂了后,就会从slave中重新选举一个主服务器。
3.集群(提高并发量):为了解决单机Redis容量有限的问题,将数据按一定的规则分配到多台机器,内存/QPS不受限于单机,可受益于分布式集群高扩展性。


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