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一文搞懂Redis高可用架构设计

2023-04-20    老吾频道
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哨兵(Sentinel)是redis提供的一个高可用性(HA)解决方案,它可以管理多个Redis服务器,并提供监控、提醒和自动故障转移的功能。

复制(Replication)则使一个Redis服务器可以拥有多个备份服务器,从而实现数据的冗余备份和故障恢复。

Redis利用哨兵和复制这两个功能来保证自身的高可用性。

哨兵(sentinal)

哨兵是Redis集群架构中非常重要的一个组件,哨兵的出现主要是解决了主从复制出现故障时需要人为干预的问题。

1.Redis哨兵主要功能

(1) 集群监控: 负责监控 Redis 主节点(master) 和从节点(slave) 是否正常工作。

(2) 消息通知: 负责发送消息作为报警通知给管理员,通知故障或其他重要事件的发生。

(3) 故障转移: 如果 Redis 主节点(master) 发生故障,哨兵(Sentinel) 负责进行故障转移,将从节点(slave) 提升为新的主节点(master)。

(4) 配置中心: Redis 集群的配置中心,一旦发生故障转移,会通知客户端(client) 新的主节点(master) 地址。

2.Redis哨兵的高可用

 

原理:当Redis主节点发生故障时,哨兵(Sentinel)会自动检测故障,并进行故障转移,同时通知应用方,以此来实现Redis的高可用性。

哨兵机制通过建立多个哨兵节点(进程)来共同监控数据节点的运行状况,同时哨兵节点之间互相通信,交换对主从节点的监控状况。

每隔1秒每个哨兵节点向整个集群(包括Master主服务器、Slave从服务器和其他Sentinel(哨兵)进程)发送一次ping命令,做一次心跳检测,这是哨兵用来判断节点是否正常的重要依据。涉及两个新的概念:主观下线和客观下线。

1.主观下线:一个哨兵节点判定主节点down掉是主观下线。

2.客观下线:只有半数以上的哨兵节点都主观判定主节点down掉,此时多个哨兵节点交换主观判定结果,才会判定主节点客观下线。

3.原理:哪个哨兵节点最先判断出这个主节点客观下线,就会在各个哨兵节点中发起投票机制(如Raft算法),最终被投为领导者的哨兵节点完成主从自动化切换的过程,实现高可用性。

Redis 复制(Replication)

为了解决单点故障的问题,Redis会将数据复制到其他节点上以实现高可用性。通过数据复制,Redis实现了对数据的冗余备份,提高了数据和服务的可靠性。

数据复制原理(执行步骤)

 

1.从数据库向主数据库发送SYNC命令,请求进行数据同步。

2.主数据库接收到SYNC命令后,会生成一个RDB文件来保存当前数据库的快照,并记录此后执行的所有写命令。

3.主数据库将生成的RDB文件发送给从数据库,并开始持续地将新的写命令发送给从数据库。

4.从数据库接收到RDB文件后,会载入该文件,并开始接收主数据库发送的写命令。

5.当主从之间断开重连后,之后主数据库每执行一个写命令,都会将被执行的写命令发送给从数据库。

注意:Redis2.8版本之后的增量复制会根据断开连接前从数据库已经接收的最新写命令的偏移量进行同步更新。

通过主从复制,Redis能够实现数据备份和高可用性,同时提高了系统的读写性能和可扩展性。

 

Redis三者区别

 

主从复制用于数据备份和负载均衡,允许多个从服务器复制主服务器的数据。

哨兵机制用于高可用性,一旦主服务器挂了,哨兵会从多个从服务器中选举新的主服务器。

集群模式用于解决单个Redis实例容量有限的问题,可以将数据分配到多个节点上,以提高容量和并发性能。

哨兵机制关注高可用性,集群模式关注高性能。

1.主从模式:实现读写分离,备份数据,一个主节点可以有多个从节点。

2.哨兵sentinel:监控Redis实例的状态,自动进行主从切换,当主服务器挂了后,哨兵会从从服务器中重新选举一个新的主服务器。

3.集群:为了解决单机Redis容量有限的问题,将数据按一定的规则分配到多台机器上,实现高并发、高可用,集群内存和QPS不受限于单机,可受益于分布式集群高扩展性。

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