這是上月在公司內部的一次分享，現把PPT及交流內容整理成部落格。
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高可用
高可用（High Availability），是當一臺伺服器停止服務後，對於業務及使用者毫無影響。 停止服務的原因可能由於網路卡、路由器、機房、CPU負載過高、記憶體溢位、自然災害等不可預期的原因導致，在很多時候也稱單點問題。
解決單點問題主要有2種方式：
主備方式
這種通常是一臺主機、一臺或多臺備機，在正常情況下主機對外提供服務，並把資料同步到備機，當主機當機後，備機立刻開始服務。
Redis HA中使用比較多的是keepalived，它使主機備機對外提供同一個虛擬IP，客戶端通過虛擬IP進行資料操作，正常期間主機一直對外提供服務，當機後VIP自動漂移到備機上。
優點是對客戶端毫無影響，仍然通過VIP操作。
缺點也很明顯，在絕大多數時間內備機是一直沒使用，被浪費著的。
主從方式
這種採取一主多從的辦法，主從之間進行資料同步。 當Master當機後，通過選舉演算法(Paxos、Raft)從slave中選舉出新Master繼續對外提供服務，主機恢復後以slave的身份重新加入。
主從另一個目的是進行讀寫分離，這是當單機讀寫壓力過高的一種通用型解決方案。 其主機的角色只提供寫操作或少量的讀，把多餘讀請求通過負載均衡演算法分流到單個或多個slave伺服器上。
缺點是主機當機後，Slave雖然被選舉成新Master了，但對外提供的IP服務地址卻發生變化了，意味著會影響到客戶端。 解決這種情況需要一些額外的工作，在當主機地址發生變化後及時通知到客戶端，客戶端收到新地址後，使用新地址繼續傳送新請求。
資料同步
無論是主備還是主從都牽扯到資料同步的問題，這也分2種情況：
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同步方式：當主機收到客戶端寫操作後，以同步方式把資料同步到從機上，當從機也成功寫入後，主機才返回給客戶端成功，也稱資料強一致性。 很顯然這種方式效能會降低不少，當從機很多時，可以不用每臺都同步，主機同步某一臺從機後，從機再把資料分發同步到其他從機上，這樣提高主機效能分擔同步壓力。 在Redis中是支援這楊配置的，一臺master，一臺slave，同時這臺salve又作為其他slave的master。
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非同步方式：主機接收到寫操作後，直接返回成功，然後在後臺用非同步方式把資料同步到從機上。 這種同步效能比較好，但無法保證資料的完整性，比如在非同步同步過程中主機突然當機了，也稱這種方式為資料弱一致性。
Redis主從同步採用的是非同步方式，因此會有少量丟資料的危險。還有種弱一致性的特例叫最終一致性，這塊詳細內容可參見CAP原理及一致性模型。
方案選擇
keepalived方案配置簡單、人力成本小，在資料量少、壓力小的情況下推薦使用。 如果資料量比較大，不希望過多浪費機器，還希望在當機後，做一些自定義的措施，比如報警、記日誌、資料遷移等操作，推薦使用主從方式，因為和主從搭配的一般還有個管理監控中心。
當機通知這塊，可以整合到客戶端元件上，也可單獨抽離出來。 Redis官方Sentinel支援故障自動轉移、通知等，詳情見低成本高可用方案設計(四)。
邏輯圖：
分散式
分散式(distributed), 是當業務量、資料量增加時，可以通過任意增加減少伺服器數量來解決問題。
叢集時代
至少部署兩臺Redis伺服器構成一個小的叢集，主要有2個目的：
- 高可用性：在主機掛掉後，自動故障轉移，使前端服務對使用者無影響。
- 讀寫分離：將主機讀壓力分流到從機上。
可在客戶端元件上實現負載均衡，根據不同伺服器的執行情況，分擔不同比例的讀請求壓力。
邏輯圖：
分散式叢集時代
當快取資料量不斷增加時，單機記憶體不夠使用，需要把資料切分不同部分，分佈到多臺伺服器上。
可在客戶端對資料進行分片，資料分片演算法詳見C#一致性Hash詳解、C#之虛擬桶分片。
邏輯圖：
大規模分散式叢集時代
當資料量持續增加時，應用可根據不同場景下的業務申請對應的分散式叢集。 這塊最關鍵的是快取治理這塊，其中最重要的部分是加入了代理服務。 應用通過代理訪問真實的Redis伺服器進行讀寫，這樣做的好處是：
- 避免越來越多的客戶端直接訪問Redis伺服器難以管理，而造成風險。
- 在代理這一層可以做對應的安全措施，比如限流、授權、分片。
- 避免客戶端越來越多的邏輯程式碼，不但臃腫升級還比較麻煩。
- 代理這層無狀態的，可任意擴充套件節點，對於客戶端來說，訪問代理跟訪問單機Redis一樣。
目前樓主公司使用的是客戶端元件和代理兩種方案並存，因為通過代理會影響一定的效能。 代理這塊對應的方案實現有Twitter的Twemproxy和豌豆莢的codis。
邏輯圖：
總結
分散式快取再向後是雲服務快取，對使用端完全遮蔽細節，各應用自行申請大小、流量方案即可，如淘寶OCS雲服務快取。
分散式快取對應需要的實現元件有：
- 一個快取監控、遷移、管理中心。
- 一個自定義的客戶端元件，上圖中的SmartClient。
- 一個無狀態的代理服務。
- N臺伺服器。
謝謝大家