Redis数据库 | 发布订阅、主从复制、哨兵模式、缓存雪崩

Redis发布订阅

Redis 发布订阅 （pub/sub） 是一种消息通信模式：发送者 （pub） 发送消息，订阅者 （sub） 接收消息

Redis 客户端可以订阅任意数量的频道

Redis主从复制

Redis主从复制是指在Redis中设置一个主节点（Master）和一个或多个从节点（Slave），主节点将自己的数据复制到从节点上，从节点会自动同步主节点上的数据，以实现数据的备份和读写分离

• 数据备份和容灾：通过主从复制，可以将主节点的数据复制到一个或多个从节点上，从而实现数据的备份和容灾。当主节点发生故障或数据丢失时，可以快速切换到从节点，保证数据的可用性和持久性
• 负载均衡：通过将读操作分摊到多个从节点上，可以减轻主节点的负载压力。主节点专注于处理写操作，而从节点处理读操作，提高系统的整体性能和吞吐量
• 高可用性：主从复制可以提高系统的可用性。当主节点发生故障时，可以快速切换到从节点，实现自动故障转移，减少服务中断时间，提高系统的稳定性和可靠性
• 数据分析和报表生成：通过将读操作分摊到从节点上，可以用于数据分析和报表生成。由于主节点专注于处理写操作，从节点可以用于查询和分析数据，提供实时的数据分析和报表生成功能
• 高并发读取：通过将读操作分摊到多个从节点上，可以提高系统的并发读取能力。多个从节点可以同时处理读请求，提高系统的并发处理能力，减少读取的响应时间

哨兵模式

哨兵模式是Redis提供的一种高可用性解决方案，用于监控和管理Redis节点的自动故障转移

• 主观下线：一个哨兵节点基于自己的主观判断，认为一个Redis节点（主节点或从节点）不可用的状态；当一个哨兵节点检测到一个节点无法响应心跳或超时时，它会将该节点标记为主观下线；主观下线只是一个哨兵节点自己的看法，并不代表其他哨兵节点或客户端也认为该节点不可用
• 客观下线：多个哨兵节点之间达成共识，认为一个节点不可用的状态；当多个哨兵节点通过消息通信交换信息后，如果它们都达成共识，认为一个节点不可用，那么该节点将被标记为客观下线；客观下线是基于多个节点的共识，具有更高的可靠性和准确性

单哨兵模式

单哨兵模式（Single Sentinel mode）是哨兵模式的一种简化形式，适用只有一个Redis主节点和一个哨兵节点的情况

多哨兵模式

多哨兵模式是哨兵模式的一种扩展形式，适用于需要更高可靠性和容错性的情况

Redis缓存穿透与雪崩

缓存穿透

Redis缓存穿透（Cache Penetration）：恶意请求或者非法请求绕过缓存层直接访问数据库。当一个请求查询一个不存在的数据时，缓存层无法命中缓存，也无法从数据库中获取数据，导致每次请求都访问数据库，增加数据库的负载，并且无法获得有效的缓存

布隆过滤器

所有可能的查询参数以hash形式存储，不符合则丢弃，避免对底层存储系统的查询压力

缓存空对象

存储层不命中后，即使返回的空对象也将其存储，并设置过期时间，之后再访问这个数据将会从缓存中获取，保护后端数据源

缓存雪崩

Redis缓存雪崩（Cache Avalanche）：缓存中的大量数据同时过期或者缓存服务器宕机，导致大量请求直接访问数据库，造成数据库瞬时压力过大，甚至引起数据库崩溃

解决方案：

• 高可用：系统能够在长时间运行过程中保持正常的运行状态，即系统具备持续稳定可用的能力。在高可用系统中，系统的服务能够始终对外提供服务，不会因为单点故障或异常情况而导致系统不可用
• 限流降级：限流降级是一种在系统高负载或异常情况下，通过限制请求的访问量或降低服务质量，保证系统的稳定性和可用性的策略
• 数据预热：系统低峰期或缓存数据过期前，提前主动加载缓存数据，使其重新生成或刷新缓存，避免大量请求同时落到数据库上

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