看完这篇就能弄懂Redis的集群的原理了

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
简介: 看完这篇就能弄懂Redis的集群的原理了

今天主要讲Redis支持三种集群方案,安装部署再不讲。

主从复制模式

Sentinel(哨兵)模式

Cluster模式

一、主从复制模式

1. 基本原理

主从复制模式中包含一个主数据库实例(master)与一个从数据库实例(slave),如下图

客户端可以对master进行读写操作,对slave进行读操作,master写入的数据会实时自动同步给slave。

工作机制为:

slave启动后,向master发送SYNC命令,master接收到SYNC命令后通过bgsave保存快照,并使用缓冲区记录保存快照这段时间内执行的写命令

master将保存的快照文件发送给slave,并继续记录执行的写命令

slave接收到快照文件后,加载快照文件,载入数据

master快照发送完后开始向slave发送缓冲区的写命令,slave接收命令并执行,完成复制初始化

此后master每次执行一个写命令都会同步发送给slave,保持master与slave之间数据的一致性

二、Sentinel(哨兵)模式

1. 基本原理

哨兵模式基于主从复制模式,只是引入了哨兵来监控与自动处理故障。如图

哨兵模式的工作机制:

在配置文件中通过 sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum> 来定位master的IP、端口,一个哨兵可以监控多个master数据库,只需要提供多个该配置项即可。哨兵启动后,会与要监控的master建立两条连接:

一条连接用来订阅master的_sentinel_:hello频道与获取其他监控该master的哨兵节点信息

另一条连接定期向master发送INFO等命令获取master本身的信息

与master建立连接后,哨兵会执行三个操作:

定期(一般10s一次,当master被标记为主观下线时,改为1s一次)向master和slave发送INFO命令

定期向master和slave的_sentinel_:hello频道发送自己的信息

定期(1s一次)向master、slave和其他哨兵发送PING命令

三、Cluster模式

1. 基本原理

哨兵模式解决了主从复制不能自动故障转移,达不到高可用的问题,但还是存在难以在线扩容,Redis容量受限于单机配置的问题。Cluster模式实现了Redis的分布式存储,即每台节点存储不同的内容,来解决在线扩容的问题。如图

Cluster采用无中心结构,它的特点如下:

所有的redis节点彼此互联(PING-PONG机制),内部使用二进制协议优化传输速度和带宽

节点的fail是通过集群中超过半数的节点检测失效时才生效

客户端与redis节点直连,不需要中间代理层.客户端不需要连接集群所有节点,连接集群中任何一个可用节点即可

Cluster模式的具体工作机制:

在Redis的每个节点上,都有一个插槽(slot),取值范围为0-16383

当我们存取key的时候,Redis会根据CRC16的算法得出一个结果,然后把结果对16384求余数,这样每个key都会对应一个编号在0-16383之间的哈希槽,通过这个值,去找到对应的插槽所对应的节点,然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作

为了保证高可用,Cluster模式也引入主从复制模式,一个主节点对应一个或者多个从节点,当主节点宕机的时候,就会启用从节点

当其它主节点ping一个主节点A时,如果半数以上的主节点与A通信超时,那么认为主节点A宕机了。如果主节点A和它的从节点都宕机了,那么该集群就无法再提供服务了

Cluster模式集群节点最小配置6个节点(3主3从,因为需要半数以上),其中主节点提供读写操作,从节点作为备用节点,不提供请求,只作为故障转移使用。

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