Redis三種叢集模式

系統中只有一臺redis伺服器是不可靠的，容易出現單點故障。為了避免單點故障，可以使用多臺redis伺服器組成redis叢集。redis支援三種叢集模式。

一、主從模式

至少需要兩臺redis伺服器，一臺主節點（master）、一臺從節點（slave），組成主從模式的Redis叢集。通常來說，master主要負責寫，slave主要負責讀，主從模式實現了讀寫分離。

叢集中有多臺redis節點，就必須保證每個節點中的資料是一致的。redis中，為了保持資料一致性，資料總是從master複製到slave，這就是redis的主從複製。

主從複製的作用：

資料冗餘：實現了資料的熱備份，是持久化之外的另一種資料冗餘方式

故障恢復：master故障時，slave可以提供服務，實現故障快速恢復

負載均衡：master負責寫，slave負責讀。在寫少讀多的場景下可以極大提高redis吞吐量

高可用基石：主從複製是redis哨兵模式和叢集模式的基礎。

主從複製實現原理：

主從複製過程主要可以分為3個階段：連線建立階段、資料同步階段、命令傳播階段。

連線建立階段：在主從節點之間建立連線，為資料同步做準備。

資料同步階段：執行資料的全量（或增量）複製（複製RDB檔案）

命令傳播階段：主節點將已執行的命令傳送給從節點，從節點接收命令並執行，從而實現主從節點的資料一致性

主從模式中，一個主節點可以有多個從節點。為了減少主從複製對主節點的效能影響，一個從節點可以作為另外一個從節點的主節點進行主從複製。

不足之處：主節點當機之後，需要手動拉起從節點來提供業務，不能達到高可用。

二、哨兵模式（Sentinel）

Redis Sentinel是Redis的高可用實現方案，它可以實現對redis的監控、通知和自動故障轉移，當redis master掛掉之後，可以自動拉起slave提供業務，從而實現redis的高可用。為了避免Sentinel本身出現單點故障，Sentinel自己也可採用叢集模式。

 哨兵模式的原理

Sentinel是一種特殊的redis節點，每個sentinel節點會維護與其他redis節點（包括master/slave/sentinel）的心跳。

當一個sentinel節點與master節點的心跳丟失時，這個sentinel節點就會認為master節點出現了故障，處於不可用的狀態，這種判定叫作主觀下線（即sentinel節點自己主觀認為master下線了）

之後，這個sentinel節點會與其他sentinel節點交換資訊，如果發現認為主節點發生故障的sentinel節點的個數超過了某個閾值（通常為sentinel節點總數的1/2+1，即超過半數），則sentinel會認為master節點已經處於客觀下線的狀態，即大家都認為master故障不可用了。

之後，sentinel節點中會選舉處一個sentinel leader來執行redis主節點的故障轉移。

被選舉出的 Sentinel 領導者進行故障轉移的具體步驟如下：

（1）在從節點列表中選出一個節點作為新的主節點

過濾不健康或者不滿足要求的節點；

選擇 slave-priority（優先順序）最高的從節點， 如果存在則返回， 不存在則繼續；

選擇複製偏移量最大的從節點 ， 如果存在則返回， 不存在則繼續；

選擇 runid 最小的從節點。

（2）Sentinel 領導者節點會對選出來的從節點執行 slaveof no one 命令讓其成為主節點。

（3）Sentinel 領導者節點會向剩餘的從節點傳送命令，讓他們從新的主節點上覆制資料。

（4）Sentinel 領導者會將原來的主節點更新為從節點， 並對其進行監控， 當其恢復後命令它去複製新的主節點。

 三、叢集模式

主從模式實現了資料的熱備份，哨兵模式實現了redis的高可用。但是有一個問題，這兩種模式都沒有解決，這兩種模式都只能有一個master節點負責寫操作，在高併發的寫操作場景，master節點就會成為效能瓶頸。

redis的叢集模式中可以實現多個節點同時提供寫操作，redis叢集模式採用無中心結構，每個節點都儲存資料，節點之間互相連線從而知道整個叢集狀態。

如圖所示叢集模式其實就是多個主從複製的結構組合起來的，每一個主從複製結構可以看成一個節點，那麼上面的Cluster叢集中就有三個節點。