redis的三種集群方式

redis有三種集群方式：主從復制，哨兵模式和集群。

1.主從復制

主從復制原理：

• 從服務器連接主服務器，發送SYNC命令； 
• 主服務器接收到SYNC命名后，開始執行BGSAVE命令生成RDB文件並使用緩沖區記錄此后執行的所有寫命令； 
• 主服務器BGSAVE執行完后，向所有從服務器發送快照文件，並在發送期間繼續記錄被執行的寫命令； 
• 從服務器收到快照文件后丟棄所有舊數據，載入收到的快照； 
• 主服務器快照發送完畢后開始向從服務器發送緩沖區中的寫命令； 
• 從服務器完成對快照的載入，開始接收命令請求，並執行來自主服務器緩沖區的寫命令；（從服務器初始化完成）
• 主服務器每執行一個寫命令就會向從服務器發送相同的寫命令，從服務器接收並執行收到的寫命令（從服務器初始化完成后的操作）

主從復制優缺點：

優點：

• 支持主從復制，主機會自動將數據同步到從機，可以進行讀寫分離
• 為了分載Master的讀操作壓力，Slave服務器可以為客戶端提供只讀操作的服務，寫服務仍然必須由Master來完成
• Slave同樣可以接受其它Slaves的連接和同步請求，這樣可以有效的分載Master的同步壓力。
• Master Server是以非阻塞的方式為Slaves提供服務。所以在Master-Slave同步期間，客戶端仍然可以提交查詢或修改請求。
• Slave Server同樣是以非阻塞的方式完成數據同步。在同步期間，如果有客戶端提交查詢請求，Redis則返回同步之前的數據

缺點：

• Redis不具備自動容錯和恢復功能，主機從機的宕機都會導致前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重啟或者手動切換前端的IP才能恢復。
• 主機宕機，宕機前有部分數據未能及時同步到從機，切換IP后還會引入數據不一致的問題，降低了系統的可用性。
• Redis較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復雜。

2.哨兵模式

當主服務器中斷服務后，可以將一個從服務器升級為主服務器，以便繼續提供服務，但是這個過程需要人工手動來操作。 為此，Redis 2.8中提供了哨兵工具來實現自動化的系統監控和故障恢復功能。

哨兵的作用就是監控Redis系統的運行狀況。它的功能包括以下兩個。

    （1）監控主服務器和從服務器是否正常運行。 
    （2）主服務器出現故障時自動將從服務器轉換為主服務器。

哨兵的工作方式：

• 每個Sentinel（哨兵）進程以每秒鍾一次的頻率向整個集群中的Master主服務器，Slave從服務器以及其他Sentinel（哨兵）進程發送一個 PING 命令。
• 如果一個實例（instance）距離最后一次有效回復 PING 命令的時間超過 down-after-milliseconds 選項所指定的值， 則這個實例會被 Sentinel（哨兵）進程標記為主觀下線（SDOWN）
• 如果一個Master主服務器被標記為主觀下線（SDOWN），則正在監視這個Master主服務器的所有 Sentinel（哨兵）進程要以每秒一次的頻率確認Master主服務器的確進入了主觀下線狀態
• 當有足夠數量的 Sentinel（哨兵）進程（大於等於配置文件指定的值）在指定的時間范圍內確認Master主服務器進入了主觀下線狀態（SDOWN）， 則Master主服務器會被標記為客觀下線（ODOWN）
• 在一般情況下， 每個 Sentinel（哨兵）進程會以每 10 秒一次的頻率向集群中的所有Master主服務器、Slave從服務器發送 INFO 命令。
• 當Master主服務器被 Sentinel（哨兵）進程標記為客觀下線（ODOWN）時，Sentinel（哨兵）進程向下線的 Master主服務器的所有 Slave從服務器發送 INFO 命令的頻率會從 10 秒一次改為每秒一次。
• 若沒有足夠數量的 Sentinel（哨兵）進程同意 Master主服務器下線， Master主服務器的客觀下線狀態就會被移除。若 Master主服務器重新向 Sentinel（哨兵）進程發送 PING 命令返回有效回復，Master主服務器的主觀下線狀態就會被移除。

 哨兵模式的優缺點

優點：

• 哨兵模式是基於主從模式的，所有主從的優點，哨兵模式都具有。
• 主從可以自動切換，系統更健壯，可用性更高。

缺點：

• Redis較難支持在線擴容，在集群容量達到上限時在線擴容會變得很復雜。

3.Redis-Cluster集群

redis的哨兵模式基本已經可以實現高可用，讀寫分離 ，但是在這種模式下每台redis服務器都存儲相同的數據，很浪費內存，所以在redis3.0上加入了cluster模式，實現的redis的分布式存儲，也就是說每台redis節點上存儲不同的內容。

 Redis-Cluster采用無中心結構,它的特點如下：

• 所有的redis節點彼此互聯(PING-PONG機制),內部使用二進制協議優化傳輸速度和帶寬。

• 節點的fail是通過集群中超過半數的節點檢測失效時才生效。

• 客戶端與redis節點直連,不需要中間代理層.客戶端不需要連接集群所有節點,連接集群中任何一個可用節點即可。

工作方式：

在redis的每一個節點上，都有這么兩個東西，一個是插槽（slot），它的的取值范圍是：0-16383。還有一個就是cluster，可以理解為是一個集群管理的插件。當我們的存取的key到達的時候，redis會根據crc16的算法得出一個結果，然后把結果對 16384 求余數，這樣每個 key 都會對應一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，通過這個值，去找到對應的插槽所對應的節點，然后直接自動跳轉到這個對應的節點上進行存取操作。

為了保證高可用，redis-cluster集群引入了主從模式，一個主節點對應一個或者多個從節點，當主節點宕機的時候，就會啟用從節點。當其它主節點ping一個主節點A時，如果半數以上的主節點與A通信超時，那么認為主節點A宕機了。如果主節點A和它的從節點A1都宕機了，那么該集群就無法再提供服務了。