那些年用过的Redis集群架构(含面试解析)

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
云解析 DNS,旗舰版 1个月
简介: Replication+Sentinel这套架构使用的是社区版本推出的原生高可用解决方案!这里Sentinel的作用有三个:监控:Sentinel 会不断的检查主服务器和从服务器是否正常运行。通知:当被监控的某个Redis服务器出现问题,Sentinel通过API脚本向管理员或者其他的应用程序发送通知。

Replication+Sentinel
这套架构使用的是社区版本推出的原生高可用解决方案!

这里Sentinel的作用有三个:

监控:Sentinel 会不断的检查主服务器和从服务器是否正常运行。

通知:当被监控的某个Redis服务器出现问题,Sentinel通过API脚本向管理员或者其他的应用程序发送通知。

自动故障转移:当主节点不能正常工作时,Sentinel会开始一次自动的故障转移操作,它会将与失效主节点是主从关系的其中一个从节点升级为新的主节点,并且将其他的从节点指向新的主节点。

工作原理就是,当Master宕机的时候,Sentinel会选举出新的Master,并根据Sentinel中client-reconfig-script脚本配置的内容,去动态修改VIP(虚拟IP),将VIP(虚拟IP)指向新的Master。我们的客户端就连向指定的VIP即可!
缺陷:
(1)主从切换的过程中会丢数据
(2)Redis只能单点写,不能水平扩容

Proxy+Replication+Sentinel
这里的Proxy目前有两种选择:Codis和Twemproxy。我经历这套架构的时间为2015年,当时我好像咨询过我的主管为啥不用Codis和Redis官网的Redis Cluster。原因有二:

据说是因为Codis开源的比较晚,考虑到更换组件的成本问题。毕竟本来运行好好的东西,你再去换组件,风险是很大的。

Redis Cluster在2015年还是试用版,不保证会遇到什么问题,因此不敢尝试。

所以我没接触过Codis,之前一直用的是Twemproxy作为Proxy。
这里以Twemproxy为例说明

工作原理如下

前端使用Twemproxy+KeepAlived做代理,将其后端的多台Redis实例分片进行统一管理与分配

每一个分片节点的Slave都是Master的副本且只读

Sentinel持续不断的监控每个分片节点的Master,当Master出现故障且不可用状态时,Sentinel会通知/启动自动故障转移等动作

Sentinel 可以在发生故障转移动作后触发相应脚本(通过 client-reconfig-script 参数配置 ),脚本获取到最新的Master来修改Twemproxy配置

缺陷:
(1)部署结构超级复杂
(2)可扩展性差,进行扩缩容需要手动干预
(3)运维不方便

Redis Cluster
我经历这套架构的时间为2017年,在这个时间Redis Cluster已经很成熟了!你们在网上能查到的大部分缺点,在我接触到的时候基本已经解决!
比如没有完善的运维工具?可以参照一下搜狐出的CacheCloud。
比如没有公司在生产用过?我接触到的时候,百度贴吧,美团等大厂都用过了。
比如没有Release版?我接触到的时候距离Redis Cluster发布Release版已经很久。
而且毕竟是官网出的,肯定会一直维护、更新下去,未来必定会更加成熟、稳定。换句话说,Redis不倒,Redis Cluster就不会放弃维护。所以,我推荐还是这套架构!
工作原理如下

客户端与Redis节点直连,不需要中间Proxy层,直接连接任意一个Master节点

根据公式HASH_SLOT=CRC16(key) mod 16384,计算出映射到哪个分片上,然后Redis会去相应的节点进行操作

具有如下优点:
(1)无需Sentinel哨兵监控,如果Master挂了,Redis Cluster内部自动将Slave切换Master
(2)可以进行水平扩容
(3)支持自动化迁移,当出现某个Slave宕机了,那么就只有Master了,这时候的高可用性就无法很好的保证了,万一Master也宕机了,咋办呢? 针对这种情况,如果说其他Master有多余的Slave ,集群自动把多余的Slave迁移到没有Slave的Master 中。

缺点:
(1)批量操作是个坑
(2)资源隔离性较差,容易出现相互影响的情况。

在面试中如果碰到下列问题,如何应用上本篇的知识呢?先明确一点,我推荐的是Redis Cluster。
OK,开始举例说明

问题1:懂Redis事务么?
正常版:Redis事务是一些列redis命令的集合,blabla…
高调版: 我们在生产上采用的是Redis Cluster集群架构,不同的key是有可能分配在不同的Redis节点上的,在这种情况下Redis的事务机制是不生效的。其次,Redis事务不支持回滚操作,简直是鸡肋!所以基本不用!

问题2:Redis的多数据库机制,了解多少?
正常版:Redis支持多个数据库,并且每个数据库的数据是隔离的不能共享,单机下的redis可以支持16个数据库(db0 ~ db15)
高调版: 在Redis Cluster集群架构下只有一个数据库空间,即db0。因此,我们没有使用Redis的多数据库功能!

问题3:Redis集群机制中,你觉得有什么不足的地方吗?
正常版: 不知道
高调版: 假设我有一个key,对应的value是Hash类型的。如果Hash对象非常大,是不支持映射到不同节点的!只能映射到集群中的一个节点上!还有就是做批量操作比较麻烦!

问题4:懂Redis的批量操作么?
正常版: 懂一点。比如mset、mget操作等,blabla
高调版: 我们在生产上采用的是Redis Cluster集群架构,不同的key会划分到不同的slot中,因此直接使用mset或者mget等操作是行不通的。

问题5:那在Redis集群模式下,如何进行批量操作?
正常版:不知道
高调版:这个问题其实可以写一篇文章了,改天写。这里说一种有一个很简单的答法,足够面试用。即:
如果执行的key数量比较少,就不用mget了,就用串行get操作。如果真的需要执行的key很多,就使用Hashtag保证这些key映射到同一台Redis节点上。简单来说语法如下

对于key为{foo}.student1、{foo}.student2,{foo}student3,这类key一定是在同一个redis节点上。因为key中“{}”之间的字符串就是当前key的hash tags, 只有key中{ }中的部分才被用来做hash,因此计算出来的redis节点一定是同一个!

ps:如果你用的是Proxy分片集群架构,例如Codis这种,会将mget/mset的多个key拆分成多个命令发往不同得Redis实例,这里不多说。我推荐答的还是Redis Cluster。

问题6:你们有对Redis做读写分离么?
正常版:没有做,至于原因额。。。额。。。额。。没办法了,硬着头皮扯~
高调版:不做读写分离。我们用的是Redis Cluster的架构,是属于分片集群的架构。而Redis本身在内存上操作,不会涉及IO吞吐,即使读写分离也不会提升太多性能,Redis在生产上的主要问题是考虑容量,单机最多10-20G,key太多降低Redis性能.因此采用分片集群结构,已经能保证了我们的性能。其次,用上了读写分离后,还要考虑主从一致性,主从延迟等问题,徒增业务复杂度。

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
目录
相关文章
|
4天前
|
存储 固态存储 安全
阿里云服务器X86计算架构解析与X86计算架构云服务器收费价格参考
阿里云服务器架构分为X86计算、Arm计算、高性能计算等多种架构,其中X86计算是用户选择最多的一种架构,本文将深入探讨阿里云X86计算架构的云服务器,包括其技术特性、适用场景、性能优势以及最新价格情况。
|
5天前
|
编解码 弹性计算 应用服务中间件
阿里云服务器Arm计算架构解析:Arm计算架构云服务器租用收费标准价格参考
阿里云服务器架构分为X86计算、Arm计算、高性能计算等多种架构,其中Arm计算架构以其低功耗、高效率的特点受到广泛关注。本文将深入解析阿里云Arm计算架构云服务器的技术特点、适用场景以及包年包月与按量付费的收费标准与最新活动价格情况,以供选择参考。
|
6天前
|
负载均衡 安全 调度
Docker Swarm集群架构
【10月更文挑战第8天】
22 1
|
10天前
|
Java Spring
Spring底层架构源码解析(三)
Spring底层架构源码解析(三)
|
10天前
|
XML Java 数据格式
Spring底层架构源码解析(二)
Spring底层架构源码解析(二)
|
8天前
|
存储 SQL 分布式计算
湖仓一体架构深度解析:构建企业级数据管理与分析的新基石
【10月更文挑战第7天】湖仓一体架构深度解析:构建企业级数据管理与分析的新基石
12 1
|
11天前
|
消息中间件 运维 数据库
架构设计之解析CQRS架构模式!
架构设计之解析CQRS架构模式!
架构设计之解析CQRS架构模式!
|
6天前
|
机器学习/深度学习 存储 自然语言处理
基础与构建:GraphRAG架构解析及其在知识图谱中的应用
【10月更文挑战第11天】随着数据的不断增长和复杂化,传统的信息检索和生成方法面临着越来越多的挑战。特别是在处理结构化和半结构化数据时,如何高效地提取、理解和生成内容变得尤为重要。近年来,一种名为Graph Retrieval-Augmented Generation (GraphRAG) 的新架构被提出,它结合了图神经网络(GNNs)和预训练语言模型,以提高多模态数据的理解和生成能力。本文将深入探讨GraphRAG的基础原理、架构设计,并通过实际代码示例展示其在知识图谱中的应用。
25 0
|
2月前
|
存储 Java
【IO面试题 四】、介绍一下Java的序列化与反序列化
Java的序列化与反序列化允许对象通过实现Serializable接口转换成字节序列并存储或传输,之后可以通过ObjectInputStream和ObjectOutputStream的方法将这些字节序列恢复成对象。
|
14天前
|
算法 Java 数据中心
探讨面试常见问题雪花算法、时钟回拨问题,java中优雅的实现方式
【10月更文挑战第2天】在大数据量系统中,分布式ID生成是一个关键问题。为了保证在分布式环境下生成的ID唯一、有序且高效,业界提出了多种解决方案,其中雪花算法(Snowflake Algorithm)是一种广泛应用的分布式ID生成算法。本文将详细介绍雪花算法的原理、实现及其处理时钟回拨问题的方法,并提供Java代码示例。
35 2