Redis 主从集群架构

单节点 redis 并发能力有上限，要进一步提高 redis 并发能力，就要搭建主从集群，实现读写分离

主从同步原理

Replicaition id：每台 master 机器都一个 repl_id，是数据集的表示，若 salve 的 repl_id 与 master 的一样，则表示它们属于同一个集群

offset：偏移量，表示 master 在 repl_backlong 的位置。而同步时 salve 也会保存一个 offset，若 master 的 offset 大于 salve 的 offset，则表示 salve 的数据落后于 master，需要进行更新

主从同步方式

全量同步

执行时机

1. salve 第一次连接 master 时；
2. slave 断开时间太久，repl_backlog 中的 offset 已经被覆盖

执行过程

1. salve 向 master 发送 offset、repl_id，master 判断该 repl_id 为空或与自己的不同，则进行全量同步
2. master 调用 bgsave 命令异步生成 RDB 文件，同时把生成 RDB 文件过程中接收到命令写入 repl_baklog 缓冲区 中，
3. master 生成完 RDB 文件后，把 RDB 文件和 repl_baklog 缓冲区中的命令一并发送给 salve；
4. slave 根据命令和 RDB 文件进行数据同步即可；

增量同步

执行时机

• salve 断开又恢复，并且能在 repl_backlog 中找到 offset

执行过程

1. salve 向 master 发送 offset、repl_id，master 判断该 repl_id 与自己的相同，则进行增量同步
2. master 根据 salve 发送过来的 offset，读取 repl_backlog 位于 offset 后的命令，发送给 salve；
3. salve 根据接收的命令进行同步即可；

区别

全量同步： master 执行 bgsave 命令，生成 RDB 文件发送给 slave，并将后续的命令存储在 repl_backlog 中，持续发送给 slave

增量同步： master 获取 slave 发送的 offset，将 repl_backlog 中 offset 之后的数据发送给 slave 进行同步

优化

1. 使用无磁盘复制，将数据流直接读入网络 IO 中；
2. 适当控制 Redis 内存的使用量，避免生成的 RDB 文件过大；
3. 当 slave 宕机时，要尽快进行恢复，避免进行全量复制；
4. 可以使用 主-从-从 的链式模式，减少 master 的压力；

Redis 哨兵

哨兵的三种作用

服务状态监控：sentinel 不断监控 Redis 集群中 master 和 salve 的状态；

自动故障转移：当 master 宕机后，sentinel 会在所有的 slave 中选举出一个 master，当宕机后的机器恢复后，也以新选择的 master 为主

通知：sentinel 充当 Redis 的客户端服务发现来源，当集群发送故障时，会把最新的消息发送到客户端

服务状态监控

sentinel 基于心跳的机制来判断 master 或者 slave 是否正常工作，每隔1秒向集群中的每个实例发送 ping 命令

• 若该实例没有在规定的时间范围内得到 pong 响应，则认为该机器 主观下线
• 若超过指定数量（quorum）台 sentinel 没有在规定的时间范围内得到该实例 pong 响应，则认为该机器 客观下线，quorum 的值最好超过 sentinel 机器数的一半

自动故障转移

选举原则

1. 判断 salve 和 master 断开时间的长短，若超过 10 * down-after-milliseconds ，则该 slave 不会被选举为 master
2. 判断 salve-priority 的大小，最小则优先级越高，但该值为 0 却不会被选到；
3. 判断 offset 的大小，offset 值越大表示数据越新；
4. 判断 salve 的 id 大小，id 越小，节点的优先级越高；

选举过程

1. 向某个选举为 master 的 salve 机器发送 salve of one
2. 向所有的机器发送 salve of 新 master
3. 最后更改宕机的 master 配置，添加 slave of 新master

Redis 分片集群

主从和哨兵解决了高并发和高可用的问题，但是有两个问题没有解决：

1. 海量数据存储；
2. 高并发写入；

分片集群的特征

1. 拥有多个 master，每个 master 可以存储不同的信息；
2. 每个 master 拥有多个 salve；
3. master 之间通过心跳来监控健康状态；
4. 客户端可以访问任意节点，但最后都会被路由到正确的节点；

散列插槽

Redis 分片集群把每个 master 映射到不同的散列插槽中

会根据 key 的有效部分来计算插槽的位置，所以 key 不是跟节点绑定，而是跟插槽绑定

1. 将 16384 个插槽分配到不同的实例上；
2. 根据 key 的有效部分取 hash 值，对 16384 取余即可；
3. 余数作为插槽，寻找查找对应的实例即可；
4. 若有效部分的余数相同，则可以实现把同类的信息放到同一个 master 节点上；