redis架构系列——生产常用的部署模式介绍

news2024/12/24 1:38:15

主从高可用模式

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这是最基本的高可用模式，它允许数据从主节点自动复制到一个或多个从节点。这种模式下，从节点可以处理读操作，从而实现负载均衡，并提供故障恢复的基本功能。然而，它的故障恢复不能自动化，写操作也无法实现负载均衡，且存储能力受限于单个服务器的性能。

主从复制原理

从数据库启动成功后，连接主数据库，发送 SYNC 命令；
主数据库接收到 SYNC 命令后，开始执行 BGSAVE 命令生成 RDB 文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令；
主数据库 BGSAVE 执行完后，向所有从数据库发送快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令；
从数据库收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照；
主数据库快照发送完毕后开始向从数据库发送缓冲区中的写命令；
从数据库完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主数据库缓冲区的写命令；（从数据库初始化完成）
主数据库每执行一个写命令就会向从数据库发送相同的写命令，从数据库接收并执行收到的写命令；（从数据库初始化完成后的操作）
出现断开重连后，8之后的版本会将断线期间的命令传给重数据库，增量复制。
主从刚刚连接的时候，进行全量同步；全同步结束后，进行增量同步。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步。Redis 的策略是，无论如何，首先会尝试进行增量同步，如不成功，要求从机进行全量同步。

哨兵高可用模式

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在主从复制的基础上，哨兵模式增加了自动化的故障检测和恢复功能。哨兵是特殊的Redis实例，不存储业务数据，主要负责监控集群中的节点状态，并在主节点出现故障时自动将从节点提升为新的主节点。这种模式解决了单点故障问题，提高了系统的可用性。但是，写操作仍然无法实现负载均衡，且存储能力同样受到单机限制。

Cluster模式

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Redis Cluster是Redis提供的一种分布式数据库解决方案，它允许数据在多个Redis节点之间自动分片，同时提供了高可用性、故障转移和负载均衡等功能。以下是Redis Cluster模式的详细介绍：

分布式架构：Redis Cluster通过将数据分布在多个节点上来提供分布式服务，这样可以有效地扩展存储容量和处理能力。
容错性：当集群中的某个节点发生故障时，Redis Cluster能够自动检测并触发故障转移机制，确保数据不丢失，并且服务可以继续运行。
自动分片：Redis Cluster会自动将数据分为多个槽（slots），并将这些槽分布到不同的节点上。这种分片机制对客户端透明，客户端可以根据一致性哈希算法自动定位到正确的节点。
最少节点数：为了保证集群的高可用性，一个Redis Cluster至少需要6个节点，这样即使失去一半的节点，集群仍然能够正常工作。
集群配置：每个节点需要开启cluster-enabled yes的配置，以运行在集群模式下。此外，根据官方推荐，集群部署至少要有3台以上的master节点。
部分功能限制：需要注意的是，Redis Cluster并不支持所有的Redis功能，它是一个功能子集。例如，某些涉及跨槽操作的命令可能无法在集群模式下使用。
监控与管理：虽然Redis Cluster提供了自我管理和自动故障转移的能力，但在实际生产环境中，仍然需要对集群的状态进行监控和管理，以确保其稳定运行。
读写分离与负载均衡：在Redis Cluster模式下，客户端可以连接到任何一个节点进行读写操作，集群会根据数据所在的槽自动将请求路由到正确的节点，从而实现负载均衡。
数据一致性：Redis Cluster采用异步复制的方式来保证数据的一致性，这意味着在一定的窗口期内，可能会存在数据不一致的情况。
部署简易性：尽管Redis Cluster提供了复杂的分布式能力，但其启动和验证过程相对简单，主要涉及到配置文件的设置和启动验证步骤。