Redis面试主题:集群模式

redis支持主从的模式。原则:Master会将数据同步到slave,而slave不会将数据同步到master。Slave启动时会连接master来同步数据。

这是一个典型的分布式读写分离模型。我们可以利用master来插入数据,slave提供检索服务。这样可以有效减少单个机器的并发访问数量

通过增加Slave DB的数量,读的性能可以线性增长。为了避免Master DB的单点故障,集群一般都会采用两台Master DB做双机热备,所以整个集群的读和写的可用性都非常高。


读写分离架构的缺陷在于,不管是Master还是Slave,每个节点都必须保存完整的数据,如果在数据量很大的情况下,集群的扩展能力还是受限于单个节点的存储能力,而且对于Write-intensive类型的应用,读写分离架构并不适合。

主从复制

一个Redis服务可以有多个该服务的复制品,这个Redis服务称为Master,其它复制称为Slaves

主库只负责写数据,每次有数据更新都将更新的数据同步到它所有的从库,而从库只负责读数据。这样一来,就有了两个好处:

读写分离,不仅可以提高服务器的负载能力,并且可以根据读请求的规模自由增加或者减少从库的数量。

容灾恢复,数据被复制成了了好几份,就算有一台机器出现故障,也可以使用其他机器的数据快速恢复。

Redis的主从结构可以采用一主多从或者级联结构,Redis主从复制可以根据是否是全量分为全量同步和增量同步。

全量复制

Redis全量复制一般发生在Slave初始化阶段,这时Slave需要将Master上的所有数据都复制一份。具体步骤如下:

  • 从服务器连接主服务器,发送SYNC命令;
  • 主服务器接收到SYNC命名后,开始执行BGSAVE命令生成RDB文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令;
  • 主服务器BGSAVE执行完后,向所有从服务器发送快照文件,并在发送期间继续记录被执行的写命令;
  • 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据,载入收到的快照;
  • 主服务器快照发送完毕后开始向从服务器发送缓冲区中的写命令;
  • 从服务器完成对快照的载入,开始接收命令请求,并执行来自主服务器缓冲区的写命令;

增量复制

Redis增量复制是指Slave初始化后开始正常工作时主服务器发生的写操作同步到从服务器的过程。
增量复制的过程主要是主服务器每执行一个写命令就会向从服务器发送相同的写命令,从服务器接收并执行收到的写命令。

Redis主从同步策略

主从刚刚连接的时候,进行全量同步;全量同步结束后,进行增量同步。当然,如果有需要,slave 在任何时候都可以发起全量同步。redis 策略是,无论如何,首先会尝试进行增量同步,如不成功,要求从机进行全量同步。

注意

从Redis 2.8开始,如果遭遇连接断开,重新连接之后可以从中断处继续进行复制,而不必重新同步。

部分同步的实现依赖于在master服务器内存中给每个slave服务器维护了一份同步日志和同步标识,每个slave服务器在跟master服务器进行同步时都会携带自己的同步标识和上次同步的最后位置。当主从连接断掉之后,slave服务器隔断时间内(默认1s)主动尝试和master服务器进行连接,如果从服务器携带的偏移量标识还在master服务器上的同步备份日志中,那么就从slave发送的偏移量开始继续上次的同步操作,如果slave发送的偏移量已经不再master的同步备份日志中(可能由于主从之间断掉的时间比较长或者在断掉的短暂时间内master服务器接收到大量的写操作),则必须进行一次全量更新。在部分同步过程中,master会将本地记录的同步备份日志中记录的指令依次发送给slave服务器从而达到数据一致。

Redis主从复制特点

  • 采用异步复制;
  • 一个主redis可以含有多个从redis;每个从redis可以接收来自其他从redis服务器的连接;
  • 主从复制对于主redis服务器来说是非阻塞的,这意味着当从服务器在进行主从复制同步过程中,主redis仍然可以处理外界的访问请求;
  • 主从复制对于从redis服务器来说也是非阻塞的,这意味着,即使从redis在进行主从复制过程中也可以接受外界的查询请求,只不过这时候从redis返回的是以前老的数据,如果你不想这样,那么在启动redis时,可以在配置文件中进行设置,那么从redis在复制同步过程中来自外界的查询请求都会返回错误给客户端;
  • 主从复制提高了redis服务的扩展性,避免单个redis服务器的读写访问压力过大的问题,同时也可以给为数据备份及冗余提供一种解决方案;

 哨兵模式–Redis提供的高可用方案

主从模式的弊端就是不具备高可用性,当master挂掉以后,Redis将不能再对外提供写入操作,因此sentinel应运而生。sentinel中文含义为哨兵,它的作用就是监控redis集群的运行状况。有多个sentinel实例组成的sentinel系统可以监视多个主服务器以及下属的从服务器,并在主服务器挂掉之后,升级从服务器为主服务器,由新的主服务器代替已下线的主服务器继续处理命令请求。
工作模式:

  • 每个sentinel以每秒钟一次的频率向它所知的master,slave以及其他sentinel实例发送一个 PING 命令
  • 如果一个实例距离最后一次有效回复 PING 命令的时间超过 down-after-milliseconds 选项所指定的值, 则这个实例会被sentinel标记为主观下线。
  • 如果一个master被标记为主观下线,则正在监视这个master的所有sentinel要以每秒一次的频率确认master的确进入了主观下线状态
  • 当有足够数量的sentinel(大于等于配置文件指定的值)在指定的时间范围内确认master的确进入了主观下线状态, 则master会被标记为客观下线
  • 在一般情况下, 每个sentinel会以每 10 秒一次的频率向它已知的所有master,slave发送 INFO 命令
  • 当master被sentinel标记为客观下线时,sentinel向下线的master的所有slave发送 INFO 命令的频率会从 10 秒一次改为 1 秒一次
  • 若没有足够数量的sentinel同意master已经下线,master的客观下线状态就会被移除;
  • 若master重新向sentinel的 PING 命令返回有效回复,master的主观下线状态就会被移除

当使用sentinel模式的时候,客户端就不要直接连接Redis,而是连接sentinel的ip和port,由sentinel来提供具体的可提供服务的Redis实现,这样当master节点挂掉以后,sentinel就会感知并将新的master节点提供给使用者。

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