一，高可用
高可用（High Availability），是當一台服務器停止服務后，對於業務及用戶毫無影響。 停止服務的原因可能由於網卡、路由器、機房、CPU負載過高、內存溢出、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。
（1）解決單點問題主要有2種方式：
主備方式
這種通常是一台主機、一台或多台備機，在正常情況下主機對外提供服務，並把數據同步到備機，當主機宕機后，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進行數據操作，正常期間主機一直對外提供服務，宕機后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，被浪費着的。
主從方式
這種采取一主多從的辦法，主從之間進行數據同步。 當Master宕機后，通過選舉算法(Paxos、Raft)從slave中選舉出新Master繼續對外提供服務，主機恢復后以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，把多余讀請求通過負載均衡算法分流到單個或多個slave服務器上。
缺點是主機宕機后，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，意味着會影響到客戶端。 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后及時通知到客戶端，客戶端收到新地址后，使用新地址繼續發送新請求。
（2）數據同步
無論是主備還是主從都牽扯到數據同步的問題，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后，以同步方式把數據同步到從機上，當從機也成功寫入后，主機才返回給客戶端成功，也稱數據強一致性。 很顯然這種方式性能會降低不少，當從機很多時，可以不用每台都同步，主機同步某一台從機后，從機再把數據分發同步到其他從機上，這樣提高主機性能分擔同步壓力。 在Redis中是支持這楊配置的，一台master，一台slave，同時這台salve又作為其他slave的master。
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異步方式：主機接收到寫操作后，直接返回成功，然后在后台用異步方式把數據同步到從機上。 這種同步性能比較好，但無法保證數據的完整性，比如在異步同步過程中主機突然宕機了，也稱這種方式為數據弱一致性。
Redis主從同步采用的是異步方式，因此會有少量丟數據的危險。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。
（3）方案選擇
keepalived方案配置簡單、人力成本小，在數據量少、壓力小的情況下推薦使用。 如果數據量比較大，不希望過多浪費機器，還希望在宕機后，做一些自定義的措施，比如報警、記日志、數據遷移等操作，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。
宕機通知這塊，可以集成到客戶端組件上，也可單獨抽離出來。 Redis官方Sentinel支持故障自動轉移、通知等，詳情見低成本高可用方案設計(四)。
邏輯圖：
二，分布式
分布式(distributed), 是當業務量、數據量增加時，可以通過任意增加減少服務器數量來解決問題。
集群時代
至少部署兩台Redis服務器構成一個小的集群，主要有2個目的：
- 高可用性：在主機掛掉后，自動故障轉移，使前端服務對用戶無影響。
- 讀寫分離：將主機讀壓力分流到從機上。
可在客戶端組件上實現負載均衡，根據不同服務器的運行情況，分擔不同比例的讀請求壓力。
邏輯圖：
三，分布式集群時代
當緩存數據量不斷增加時，單機內存不夠使用，需要把數據切分不同部分，分布到多台服務器上。
可在客戶端對數據進行分片，數據分片算法詳見C#一致性Hash詳解、C#之虛擬桶分片。
邏輯圖：
大規模分布式集群時代
當數據量持續增加時，應用可根據不同場景下的業務申請對應的分布式集群。 這塊最關鍵的是緩存治理這塊，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服務器進行讀寫，這樣做的好處是：
- 避免越來越多的客戶端直接訪問Redis服務器難以管理，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代碼，不但臃腫升級還比較麻煩。
- 代理這層無狀態的，可任意擴展節點，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組件和代理兩種方案並存，因為通過代理會影響一定的性能。 代理這塊對應的方案實現有Twitter的Twemproxy和豌豆莢的codis。
邏輯圖：
四，總結
分布式緩存再向后是雲服務緩存，對使用端完全屏蔽細節，各應用自行申請大小、流量方案即可，如淘寶OCS雲服務緩存。
分布式緩存對應需要的實現組件有：
- 一個緩存監控、遷移、管理中心。
- 一個自定義的客戶端組件，上圖中的SmartClient。
- 一個無狀態的代理服務。
- N台服務器。