目录

一、面试官心理分析

二、面试题剖析

1.Redis 主从架构

2.Redis replication 的核心机制

3.Redis 主从复制的核心原理

4.主从复制的断点续传

5.无磁盘化复制

6.过期 key 处理

7.复制的完整流程

8.全量复制

9.增量复制

10.heartbeat

11.异步复制

12.Redis 如何才能做到高可用

一、面试官心理分析

        其实问这个问题，主要是考考你，redis单机能承载多高并发?如果单机扛不住如何扩容扛更多的并发?redis 会不会挂?既然 redis 会挂那怎么保证 redis 是高可用的?
        其实针对的都是项目中你肯定要考虑的一些问题，如果你没考虑过，那确实你对生产系统中的问题思考太少。

二、面试题剖析

        如果你用 redis 缓存技术的话，肯定要考虑如何用 redis 来加多台机器，保证 redis 是高并发的，还有就是如何让 redis 保证自己不是挂掉以后就直接死掉了，即 redis 高可用。
        由于此节内容较多，因此，会分为两个小节进行讲解。
        · redis 主从架构
        · redis 基于哨兵实现高可用
        redis 实现高并发主要依靠主从架构，一主多从，一般来说，很多项目其实就足够了，单主用来写入数据，单机几万 QPS，多从用来查询数据，多个从实例可以提供每秒 10w 的 QPS。

        如果想要在实现高并发的同时，容纳大量的数据，那么就需要 redis 集群，使用 redis 集群之后，可以提供每秒几十万的读写并发。
        redis 高可用，如果是做主从架构部署，那么加上哨兵就可以了，就可以实现，任何一个实例宕机，可以进行主备切换。

1.Redis 主从架构

        单机的 Redis，能够承载的 QPS 大概就在上万到几万不等。对于缓存来说，一般都是用来支撑读高并发的。因此架构做成主从(master-slave)架构，一主多从，主负责写，并且将数据复制到其它的 slave 节点，从节点负责读。所有的读请求全部走从节点。这样也可以很轻松实现水平扩容，支撑读高并发。

Redis replication -> 主从架构 -> 读写分离 -> 水平扩容支撑读高并发。

2.Redis replication 的核心机制

        Redis 采用异步方式复制数据到 slave 节点，不过 Redis2.8 开始，slave node 会周期性地确认自己每次复制的数据量;
        ·一个 master node 是可以配置多个 slave node 的;
        ·slave node 也可以连接其他的 slave node;
        ·slave node 做复制的时候，不会 block master node 的正常工作;

        ·slave node 在做复制的时候，也不会 block对自己的查询操作，它会用旧的数据集来提供服务;但是复制完成的时候，需要删除旧数据集，加载新数据集，这个时候就会暂停对外服务了;
        slave node 主要用来进行横向扩容，做读写分离，扩容的 slave node 可以提高读的吞吐量。
       注意：如果采用了主从架构，那么建议必须开启 master node 的持久化，不建议用 slave node作为 master node 的数据热备，因为那样的话，如果你关掉 master 的持久化，可能在 master宕机重启的时候数据是空的，然后可能一经过复制，slave node 的数据也丢了。

        另外，master 的各种备份方案，也需要做。万一本地的所有文件丢失了，从备份中挑选一份rdb 去恢复 master，这样才能确保启动的时候，是有数据的，即使采用了后续讲解的高可用机制，slave node 可以自动接管 master node，但也可能 sentinel 还没检测到 master failure,master node 就自动重启了，还是可能导致上面所有的 slave node 数据被清空。

3.Redis 主从复制的核心原理

        当启动一个 slave node 的时候，它会发送一个 PSYNC 命令给 master node。
        如果这是 slave node 初次连接到 master node，那么会触发一次 full resynchronization 全量复制。此时 master 会启动一个后台线程，开始生成一份 RDB 快照文件，同时还会将从客户端 client 新收到的所有写命令缓存在内存中。 RDB 文件生成完毕后，master 会将这个 RDB发送给 slave，slave 会先写入本地磁盘，然后再从本地磁盘加载到内存中，接着 master 会将内存中缓存的写命令发送到 slave，slave 也会同步这些数据。slave node 如果跟 master node 有网络故障，断开了连接，会自动重连，连接之后 master node 仅会复制给 slave 部分缺少的数据。

4.主从复制的断点续传

        从 Redis2.8开始，就支持主从复制的断点续传，如果主从复制过程中，网络连接断掉了，那么可以接着上次复制的地方，继续复制下去，而不是从头开始复制一份。
        master node 会在内存中维护一个 backlog，master 和 slave 都会保存一个 replica offset 还有一个 master run id，offset 就是保存在 backlog 中的。如果 master 和 slave 网络连接断掉了，slave会让 master 从上次 replica ofset 开始继续复制，如果没有找到对应的 offset，那么就会执行一次 resynchronization。

        如果根据 host+ip 定位 master node，是不靠谱的，如果 master node 重启或者数据出现了变化，那么 slave node 应该根据不同的 run id 区分。

5.无磁盘化复制

        master 在内存中直接创建 RDB，然后发送给 slave，不会在自己本地落地磁盘了。只需要在配置文件中开启 repl-diskless-sync yes 即可。

repl-diskless-sync yes# 等待 5s 后再开始复制，因为要等更多 slave 重新连接过来
repl-diskless-sync-delay 5

6.过期 key 处理

        slave 不会过期 key，只会等待 master 过期 key。如果 master 过期了一个 key，或者通过 LRU 淘汰了一个 key，那么会模拟一条 del 命令发送给 slave。

7.复制的完整流程

        slave node 启动时，会在自己本地保存 master node 的信息，包括 master node 的 host 和ip ，但是复制流程没开始。
        slave node 内部有个定时任务，每秒检査是否有新的 master node 要连接和复制，如果发现,就跟 master node 建立 socket 网络连接。然后 slave node 发送 ping 命令给 master node。如果 master 设置了 requirepass，那么 slave node 必须发送 masterauth 的口令过去进行认证。master node 第一次执行全量复制，将所有数据发给 slave node。而在后续，master node 持续将写命令，异步复制给 slave node。

8.全量复制

        master 执行 bgsave ，在本地生成一份 rdb 快照文件。

        master node 将 rdb 快照文件发送给 slave node，如果 rdb 复制时间超过 60秒(repl-timeout)，那么 slave node 就会认为复制失败，可以适当调大这个参数(对于千兆网卡的机器，一般每秒传输 100MB，6G 文件，很可能超过 60s)。
        master node 在生成 rdb 时，会将所有新的写命令缓存在内存中，在 slave node 保存了 rdb之后，再将新的写命令复制给 slave node。
        如果在复制期间，内存缓冲区持续消耗超过 64MB，或者一次性超过 256MB，那么停止复制，复制失败。

client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60

        slave node 接收到 rdb 之后，清空自己的旧数据，然后重新加载 rdb 到自己的内存中，同时基于旧的数据版本对外提供服务。
        如果 slave node 开启了 AOF，那么会立即执行 BGREWRITEAOF，重写 AOF。

9.增量复制

10.heartbeat

11.异步复制

        master 每次接收到写命令之后，先在内部写入数据，然后异步发送给 slave node。

12.Redis 如何才能做到高可用

        如果系统在 365 天内，有 99.99%的时间，都是可以哗哗对外提供服务的，那么就说系统是高可用的。
        一个 slave 挂掉了，是不会影响可用性的，还有其它的 slave 在提供相同数据下的相同的对外的查询服务。
        但是，如果 master node 死掉了，会怎么样?没法写数据了，写缓存的时候，全部失效了。slave node 还有什么用呢，没有 master 给它们复制数据了，系统相当于不可用了。
        Redis 的高可用架构，叫做 failover 故障转移，也可以叫做主备切换。
        master node 在故障时，自动检测，并且将某个 slave node 自动切换为 master node 的过程，叫做主备切换。这个过程，实现了 Redis 的主从架构下的高可用。
        后面会详细说明 Redis 基于哨兵的高可用性。

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