Redis哨兵、複製、集羣的設計原理與區別

一 前言

談到Redis服務器的高可用，如何保證備份的機器是原始服務器的完整備份呢？這時候就須要哨兵和複製。

1. 哨兵(Sentinel)：能夠管理多個Redis服務器，它提供了監控，提醒以及自動的故障轉移的功能。
2. 複製(Replication)：則是負責讓一個Redis服務器能夠配備多個備份的服務器。

Redis正是利用這兩個功能來保證Redis的高可用

二 哨兵

哨兵是Redis集羣架構中很是重要的一個組件，哨兵的出現主要是解決了主從複製出現故障時須要人爲干預的問題。

1.Redis哨兵主要功能

（1）集羣監控：負責監控Redis master和slave進程是否正常工做

（2）消息通知：若是某個Redis實例有故障，那麼哨兵負責發送消息做爲報警通知給管理員

（3）故障轉移：若是master node掛掉了，會自動轉移到slave node上

（4）配置中心：若是故障轉移發生了，通知client客戶端新的master地址

2.Redis哨兵的高可用

原理：當主節點出現故障時，由Redis Sentinel自動完成故障發現和轉移，並通知應用方，實現高可用性。

1. 哨兵機制創建了多個哨兵節點(進程)，共同監控數據節點的運行情況。
2. 同時哨兵節點之間也互相通訊，交換對主從節點的監控情況。
3. 每隔1秒每一個哨兵會向整個集羣：Master主服務器+Slave從服務器+其餘Sentinel（哨兵）進程，發送一次ping命令作一次心跳檢測。

這個就是哨兵用來判斷節點是否正常的重要依據，涉及兩個新的概念：主觀下線和客觀下線。

1. 主觀下線：一個哨兵節點斷定主節點down掉是主觀下線。

2.客觀下線：只有半數哨兵節點都主觀斷定主節點down掉，此時多個哨兵節點交換主觀斷定結果，纔會斷定主節點客觀下線。

3.原理：基本上哪一個哨兵節點最早判斷出這個主節點客觀下線，就會在各個哨兵節點中發起投票機制Raft算法（選舉算法），最終被投爲領導者的哨兵節點完成主從自動化切換的過程。

三 Redis 複製(Replication)

Redis爲了解決單點數據庫問題，會把數據複製多個副本部署到其餘節點上，經過複製，實現Redis的高可用性，實現對數據的冗餘備份，保證數據和服務的高度可靠性。

1.數據複製原理（執行步驟）

①從數據庫向主數據庫發送sync(數據同步)命令。

②主數據庫接收同步命令後，會保存快照，建立一個RDB文件。

③當主數據庫執行完保持快照後，會向從數據庫發送RDB文件，而從數據庫會接收並載入該文件。

④主數據庫將緩衝區的全部寫命令發給從服務器執行。

⑤以上處理完以後，以後主數據庫每執行一個寫命令，都會將被執行的寫命令發送給從數據庫。

注意：在Redis2.8以後，主從斷開重連後會根據斷開以前最新的命令偏移量進行增量複製

 

 

 四 Redis 主從複製、哨兵和集羣這三個有什麼區別

主從複製是爲了數據備份，哨兵是爲了高可用，Redis主服務器掛了哨兵能夠切換，集羣則是由於單實例能力有限，搞多個分散壓力，簡短總結以下：

主從模式：備份數據、負載均衡，一個Master能夠有多個Slaves。

sentinel發現master掛了後，就會從slave中從新選舉一個master。

cluster是爲了解決單機Redis容量有限的問題，將數據按必定的規則分配到多臺機器。

sentinel着眼於高可用，Cluster提升併發量。

1.主從模式：讀寫分離，備份，一個Master能夠有多個Slaves。

2.哨兵sentinel：監控，自動轉移，哨兵發現主服務器掛了後，就會從slave中從新選舉一個主服務器。

3.集羣：爲了解決單機Redis容量有限的問題，將數據按必定的規則分配到多臺機器，內存/QPS不受限於單機，可受益於分佈式集羣高擴展性。