聊聊 Redis 的高可用

核心概念

• 高可用性（HA）：确保系统在高于平均水平的时间内保持约定的运行性能水平，通常指正常运行时间。
• Redis：内存数据库，数据存储在内存中，避免单点故障是关键。

Redis 高可用手段

1. Redis 主从复制

   • 功能：多个 Redis 节点组成集群，主节点操作数据，从节点同步并提供查询。
   • 同步类型 ：
     • 全量复制：首次数据同步。
     • 增量复制：网络断连后继续同步。

2. Redis 哨兵模式

   • 功能：监控 Redis 节点，自动故障转移，配置提供者，通知功能。
   • 实现 ：
     • 监控：检查主从实例状态。
     • 自动故障转移：主实例不可用时，从节点升级为主节点。
     • 配置提供者：客户端通过哨兵获取主节点地址。
     • 通知：故障转移结果通知客户端。

3. Redis 集群（Cluster）

   • 功能：分布式数据库方案，通过分片管理数据，具备复制、故障转移和流量调度能力。
   • 特点：允许水平扩展，数据划分为16384个哈希槽。

主从复制详解

• 全量复制流程：

  1. 建立主从关系 ：通过 replicaof 命令。
  2. 主从库间建立连接、协商同步 ：
     • 从库发送 psync 命令，包含主库的 runID 和 offset。
  3. 主库将所有数据同步给从库 ：
     • 主库执行 bgsave 生成 RDB 文件，发送给从库。
     • 从库清空当前数据库，加载 RDB 文件。
     • 主库记录写操作到 replication buffer。
  4. 主库发送写命令给从库 ：
     • 发送 replication buffer 中的修改操作。

• 增量复制：

  • 网络断连后采用，控制复制成本。
  • 使用 replication buffer 和 replication_backlog 缓冲区。

哨兵模式详解

• 监控：哨兵检查主从实例状态。
• 自动故障转移 ：
  • 主观下线：哨兵未收到有效响应。
  • 客观下线：多个哨兵同意主实例不可用。
  • Leader 选举：选出 leader 进行故障转移。
  • 故障转移 ：
    • 选择新主节点，更新其他节点配置。
    • 将旧主节点变成新主节点的从节点。

Redis 集群详解

• 集群介绍：

  • 数据分片，每个节点管理部分数据。
  • 使用 Gossip 协议交互节点信息。

• 扩展方式：

  • 纵向扩展（scale up）：提升单个实例硬件资源。
  • 横向扩展（scale out）：增加实例数，分摊数据。

总结

• 高可用性：数据尽量不丢失，服务尽可能可用。
• 数据持久化：AOF 和 RDB 保证数据安全。
• 多节点：提高服务吞吐量和容量。
• 读写分离：增加 Redis 的读负载能力。
• 哨兵模式：实现故障自动转移，适用于业务规模扩展。
• Redis Cluster：解决大数据量存储问题，便于横向扩展。