九、Redis三种集群模式

系统中只有一台redis服务器是不可靠的，容易出现单点故障。为了避免单点故障，可以使用多台redis服务器组成redis集群。redis支持三种集群模式。

一、主从模式

至少需要两台redis服务器，一台主节点（master）、一台从节点（slave），组成主从模式的Redis集群。通常来说，master主要负责写，slave主要负责读，主从模式实现了读写分离。

集群中有多台redis节点，就必须保证每个节点中的数据是一致的。redis中，为了保持数据一致性，数据总是从master复制到slave，这就是redis的主从复制。

主从复制的作用：

• 数据冗余：实现了数据的热备份，是持久化之外的另一种数据冗余方式
• 故障恢复：master故障时，slave可以提供服务，实现故障快速恢复
• 负载均衡：master负责写，slave负责读。在写少读多的场景下可以极大提高redis吞吐量
• 高可用基石：主从复制是redis哨兵模式和集群模式的基础。

主从复制实现原理：

主从复制过程主要可以分为3个阶段：连接建立阶段、数据同步阶段、命令传播阶段。

1. 连接建立阶段：在主从节点之间建立连接，为数据同步做准备。
2. 数据同步阶段：执行数据的全量（或增量）复制（复制RDB文件）
3. 命令传播阶段：主节点将已执行的命令发送给从节点，从节点接收命令并执行，从而实现主从节点的数据一致性

主从模式中，一个主节点可以有多个从节点。为了减少主从复制对主节点的性能影响，一个从节点可以作为另外一个从节点的主节点进行主从复制。

不足之处：主节点宕机之后，需要手动拉起从节点来提供业务，不能达到高可用。

二、哨兵模式（Sentinel）

Redis Sentinel是Redis的高可用实现方案，它可以实现对redis的监控、通知和自动故障转移，当redis master挂掉之后，可以自动拉起slave提供业务，从而实现redis的高可用。为了避免Sentinel本身出现单点故障，Sentinel自己也可采用集群模式。

哨兵模式的原理

Sentinel是一种特殊的redis节点，每个sentinel节点会维护与其他redis节点（包括master/slave/sentinel）的心跳。

当一个sentinel节点与master节点的心跳丢失时，这个sentinel节点就会认为master节点出现了故障，处于不可用的状态，这种判定叫作主观下线（即sentinel节点自己主观认为master下线了）

之后，这个sentinel节点会与其他sentinel节点交换信息，如果发现认为主节点发生故障的sentinel节点的个数超过了某个阈值（通常为sentinel节点总数的1/2+1，即超过半数），则sentinel会认为master节点已经处于客观下线的状态，即大家都认为master故障不可用了。

之后，sentinel节点中会选举处一个sentinel leader来执行redis主节点的故障转移。

被选举出的 Sentinel 领导者进行故障转移的具体步骤如下：

（1）在从节点列表中选出一个节点作为新的主节点

• 过滤不健康或者不满足要求的节点；

• 选择 slave-priority（优先级）最高的从节点， 如果存在则返回， 不存在则继续；

• 选择复制偏移量最大的从节点 ， 如果存在则返回， 不存在则继续；

• 选择 runid 最小的从节点。

（2）Sentinel 领导者节点会对选出来的从节点执行 slaveof no one 命令让其成为主节点。

（3）Sentinel 领导者节点会向剩余的从节点发送命令，让他们从新的主节点上复制数据。

（4）Sentinel 领导者会将原来的主节点更新为从节点， 并对其进行监控， 当其恢复后命令它去复制新的主节点。

三、集群模式

主从模式实现了数据的热备份，哨兵模式实现了redis的高可用。但是有一个问题，这两种模式都没有解决，这两种模式都只能有一个master节点负责写操作，在高并发的写操作场景，master节点就会成为性能瓶颈。

redis的集群模式中可以实现多个节点同时提供写操作，redis集群模式采用无中心结构，每个节点都保存数据，节点之间互相连接从而知道整个集群状态。

如图所示集群模式其实就是多个主从复制的结构组合起来的，每一个主从复制结构可以看成一个节点，那么上面的Cluster集群中就有三个节点。