Redis哨兵、復制、集群的設計原理與區別


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?這時候就需要哨兵和復制。

  1. 哨兵(Sentinel):可以管理多個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. 復制(Replication):則是負責讓一個Redis服務器可以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集群架構中非常重要的一個組件,哨兵的出現主要是解決了主從復制出現故障時需要人為干預的問題。

1.Redis哨兵主要功能

(1)集群監控:負責監控Redis master和slave進程是否正常工作

(2)消息通知:如果某個Redis實例有故障,那么哨兵負責發送消息作為報警通知給管理員

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

(4)配置中心:如果故障轉移發生了,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. 哨兵機制建立了多個哨兵節點(進程),共同監控數據節點的運行狀況。
  2. 同時哨兵節點之間也互相通信,交換對主從節點的監控狀況。
  3. 每隔1秒每個哨兵會向整個集群:Master主服務器+Slave從服務器+其他Sentinel(哨兵)進程,發送一次ping命令做一次心跳檢測。

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:一個哨兵節點判定主節點down掉是主觀下線。

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

3.原理:基本上哪個哨兵節點最先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),最終被投為領導者的哨兵節點完成主從自動化切換的過程。

三 Redis 復制(Replication)

Redis為了解決單點數據庫問題,會把數據復制多個副本部署到其他節點上,通過復制,實現Redis的高可用性,實現對數據的冗余備份,保證數據和服務的高度可靠性。

1.數據復制原理(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后,會保存快照,創建一個RDB文件。

③當主數據庫執行完保持快照后,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主數據庫將緩沖區的所有寫命令發給從服務器執行。

⑤以上處理完之后,之后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之后,主從斷開重連后會根據斷開之前最新的命令偏移量進行增量復制

 

 

 四 Redis 主從復制、哨兵和集群這三個有什么區別

主從復制是為了數據備份,哨兵是為了高可用,Redis主服務器掛了哨兵可以切換,集群則是因為單實例能力有限,搞多個分散壓力,簡短總結如下:

主從模式:備份數據、負載均衡,一個Master可以有多個Slaves。

sentinel發現master掛了后,就會從slave中重新選舉一個master。

cluster是為了解決單機Redis容量有限的問題,將數據按一定的規則分配到多台機器。

sentinel着眼於高可用,Cluster提高並發量。

1.主從模式:讀寫分離,備份,一個Master可以有多個Slaves。

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

3.集群:為了解決單機Redis容量有限的問題,將數據按一定的規則分配到多台機器,內存/QPS不受限於單機,可受益於分布式集群高擴展性。


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