redis主从复制哨兵模式集群管理

主从复制:

主从复制是高可用Redis的基础,哨兵和集群都是在主从复制基础上实现高可用的。主从复制主要实现了数据的多机备份,以及对于读操作的负载均衡和简单的故障恢复。缺陷:故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。

主从复制,是指将一台Redis服务器的数据,复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(Master),后者称为从节点(Slave);数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点。
默认情况下,每台Redis服务器都是主节点;且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点),但一个从节点只能有一个主节点。

主从复制的作用:

  1. ●数据冗余:主从复制实现了数据的热备份,是持久化之外的一种数据冗余方式。
  2. ●故障恢复:当主节点出现问题时,可以由从节点提供服务,实现快速的故障恢复;实际上是一种服务的冗余。
  3. ●负载均衡:在主从复制的基础上,配合读写分离,可以由主节点提供写服务,由从节点提供读服务(即写Redis数据时应用连接主节点,读Redis数据时应用连接从节点),分担服务器负载;尤其是在写少读多的场景下,通过多个从节点分担读负载,可以大大提高Redis服务器的并发量。
  4. ●高可用基石:除了上述作用以外,主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础,因此说主从复制是Redis高可用的基础

主从复制流程:
1.首次同步:当从节点要进行主从复制时,它会发送一个SYNC命令给主节点。主节点收到SYNC命令后,会执行BGSAVE命令来生成RDB快照文件,并在生成期间使用缓冲区记录所有写操作。
2.快照传输:当主节点完成BGSAVE命令并且快照文件准备好后,将快照文件传输给从节点。主节点将快照文件发送给从节点,并且在发送过程中,主节点会继续将新的写操作缓冲到内存中。
3.追赶复制:当从节点收到快照文件后,会加载快照文件并应用到自己的数据集中。一旦快照文件被加载,从节点会向主节点发送一个PSYNC命令,以便获取缓冲区中未发送的写操作。
4.增量复制:主节点收到PSYNC命令后,会将缓冲区中未发送的写操作发送给从节点,从节点会执行这些写操作,保证与主节点的数据一致性。此时,从节点已经追赶上了主节点的状态。
5.同步:从节点会继续监听主节点的命令,并及时执行主节点的写操作,以保持与主节点的数据同步。主节点会定期将自己的操作发送给从节点,以便从节点保持最新的数据状态.
 

哨兵:

在主从复制的基础上,哨兵实现了自动化的故障恢复。缺陷:写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制;哨兵无法对从节点进行自动故障转移,在读写分离场景下,从节点故障会导致读服务不可用,需要对从节点做额外的监控、切换操作。

哨兵的核心功能:在主从复制的基础上,哨兵引入了主节点的自动故障转移。
哨兵模式的作用:

  1. 监控:哨兵会不断地检查主节点和从节点是否运作正常。
  2. 自动故障转移:当主节点不能正常工作时,哨兵会开始自动故障转移操作,它会将失效主节点的其中一个从节点升级为新的主节点,并让其它从节点改为复制新的主节点。
  3. 通知(提醒):哨兵可以将故障转移的结果发送给客户端。

哨兵结构由两部分组成,哨兵节点和数据节点:

1.哨兵节点:哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成,哨兵节点是特殊的redis节点,不存储数据。端口号:6379
2.数据节点:主节点和从节点都是数据节点。 端口号26379
 

哨兵模式的过程:

每个哨兵会定时探测主节点,从节点及其他烧饼节点的状态,当哨兵探测倒主节点异常,会认定为主观下线,当超过指定数量的哨兵节点认为主节点主观下线,就会判定为客观下线,哨兵节点通过raft算法选举出leader,由leader负责故障转移和通知,再将一个从节点提升为新的主节点,让其他从节点指向新的主节点做主从复制,vip也会飘移到新的主节点,原来的主节点恢复后会自动变成从节点向新的主节点做主从复制。

集群:

通过集群,Redis解决了写操作无法负载均衡,以及存储能力受到单机限制的问题,实现了较为完善的高可用方案。

集群由多组节点(Node)组成,Redis的数据分布在这些节点组中。节点组中的节点分为主节点和从节点:只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

集群的作用,可以归纳为两点:
(1)高可用:集群支持主从复制和主节点的自动故障转移(与哨兵类似);当任一节点发生故障时,集群仍然可以对外提供服务。

(2)数据分区:数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能。
集群将数据分散到多组节点,一方面突破了Redis单机内存大小的限制,存储容量大大增加;另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务,大大提高了集群的响应能力。
Redis单机内存大小受限问题,在介绍持久化和主从复制时都有提及;例如,如果单机内存太大,bgsave和bgrewriteaof的fork操作可能导致主进程阻塞,主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务,全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

Redis集群的数据分片:
Redis集群引入了哈希槽的概念
Redis集群有16384个哈希槽(编号0-16383)
集群的每组节点负责一部分哈希槽
每个Key通过CRC16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽,通过这个值,去找到对应的插槽所对应的节点,然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作

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