redis集群就是多個(gè)redis節(jié)點(diǎn)一起工作的模式。它沒(méi)有代理節(jié)點(diǎn)和中心節(jié)點(diǎn)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)平等，強(qiáng)化redis的讀寫(xiě)能力。

是一種分布式集群模式，它允許將數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，從而提供了橫向擴(kuò)展、高可用性和更大存儲(chǔ)容量。

1、集群模式

通過(guò)添加服務(wù)器的數(shù)量，提供相同的服務(wù)，從而讓服務(wù)器達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定、高效的狀態(tài)。

1.1. 主從復(fù)制模式（Master-Slave Replication）

1.描述：

在這種模式下，Redis 實(shí)例可以設(shè)置為主節(jié)點(diǎn)（Master）和從節(jié)點(diǎn)（Slave）。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)處理所有的讀寫(xiě)請(qǐng)求，從節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)部分讀請(qǐng)求，從節(jié)點(diǎn)自動(dòng)從主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制。

如下圖所示：

2.原理：

根據(jù)從數(shù)據(jù)集id（繼承master的id）和offset偏移量來(lái)進(jìn)行判斷。

如果是首次同步，會(huì)保存master的數(shù)據(jù)集id和offset，同時(shí)將rdb文件或者aof文件，發(fā)送baklog命令給從節(jié)點(diǎn)，增量同步數(shù)據(jù)。

如下圖所示：

3.優(yōu)點(diǎn)：

• 提高可用性：如果主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)，可以快速將一個(gè)從節(jié)點(diǎn)提升為主節(jié)點(diǎn)。
• 提高性能：可以把讀取請(qǐng)求分配給從節(jié)點(diǎn)，減少主節(jié)點(diǎn)的負(fù)載。

4.缺點(diǎn)：

• 寫(xiě)負(fù)載集中在主節(jié)點(diǎn)，可能成為性能瓶頸。
• 從節(jié)點(diǎn)的延遲：從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)同步存在延遲，讀操作可能獲得過(guò)時(shí)的數(shù)據(jù)。

1.2. Redis 集群模式（Cluster Mode）

1.描述：

• Redis 集群模式是 Redis 提供的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)解決方案，允許將數(shù)據(jù)分布在多個(gè) Redis 實(shí)例上。它支持水平擴(kuò)展（sharding），使得集群能夠處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)超個(gè)別節(jié)點(diǎn)承載的能力。
• 每個(gè)分片由一組 Master/Slave 節(jié)點(diǎn)管理，而不是依賴于單一節(jié)點(diǎn)的垂直擴(kuò)展。

如下圖所示：

通常集群模式下：可以進(jìn)行一主多從、一主一從的方式。下面會(huì)進(jìn)行深入了解。

2.工作原理

• 數(shù)據(jù)被劃分為 16384 個(gè)槽（slot），每個(gè)新的數(shù)據(jù)鍵會(huì)被映射到這些槽上。
• 每個(gè)主節(jié)點(diǎn)管理一些槽，從節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)備份。
• 使用哈希槽將鍵映射到節(jié)點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)均勻分配。

如下圖所示：

3.優(yōu)點(diǎn)

• 每個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立處理寫(xiě)請(qǐng)求，能夠有效分散寫(xiě)負(fù)載。
• 橫向擴(kuò)展的方式更加靈活，可以適應(yīng)不同的工作負(fù)載和數(shù)據(jù)規(guī)模。

4.缺點(diǎn)

• 集群管理相對(duì)復(fù)雜，要求一致性保證和槽管理。
• 節(jié)點(diǎn)間的網(wǎng)絡(luò)分裂（network partition）會(huì)影響數(shù)據(jù)的可用性。

1.3. 哨兵模式（Sentinel Mode）

1.描述：

Sentinel 是 Redis 提供的高可用性解決方案，主要用于監(jiān)控和故障轉(zhuǎn)移。Sentinel 可以監(jiān)控主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的健康狀態(tài)，并在主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)時(shí)進(jìn)行自動(dòng)切換。

如下圖所示：

2.工作原理

• Sentinel 監(jiān)控 Redis 實(shí)例的狀態(tài)，確定主節(jié)點(diǎn)是否正常。
• 在主節(jié)點(diǎn)不可用時(shí)，Sentinel 會(huì)選擇一個(gè)從節(jié)點(diǎn)提升為新的主節(jié)點(diǎn)，并更新客戶端的主節(jié)點(diǎn)信息。

如下圖所示：

3.優(yōu)點(diǎn)：

• 提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，支持自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。
• Sentinel 可以作為集群的監(jiān)控和通知工具，支持集群的維護(hù)。

4.缺點(diǎn)：

• 需要更為復(fù)雜的配置和管理。
• 在多臺(tái) Sentinel 實(shí)例中，復(fù)雜的選舉過(guò)程可能會(huì)產(chǎn)生延遲。

1.4. Redis Cluster + Sentinel

1.描述：

結(jié)合使用 Redis 集群和 Sentinel，充分利用二者的優(yōu)勢(shì)。Redis 集群處理數(shù)據(jù)分片，Sentinel 監(jiān)控和維護(hù)集群的高可用性。

2.應(yīng)用場(chǎng)景：

對(duì)于大型應(yīng)用，需要高可用性和可擴(kuò)展性的場(chǎng)景，結(jié)合使用集群模式和 Sentinel 模式。

3.優(yōu)點(diǎn)：

1、將數(shù)據(jù)自動(dòng)切分(split)到多個(gè)節(jié)點(diǎn)

2、當(dāng)集群中的某一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，redis還可以繼續(xù)處理客戶端的請(qǐng)求。

總結(jié)：

Redis 提供的多種集群模式適用于不同的場(chǎng)景：

• 主從復(fù)制：適用于基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)冗余和讀負(fù)載分擔(dān)。
• Redis 集群模式：適用于大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理，支持水平擴(kuò)展。
• 哨兵模式：確保高可用性，并支持自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移。
• Redis Cluster + Sentinel：適用于需要高可靠性和可擴(kuò)展性的復(fù)雜應(yīng)用。

關(guān)于哨兵模式和cluster+哨兵模式區(qū)別

關(guān)于上面幾種模式的區(qū)別，可以得出以下的結(jié)論：

2. 最小節(jié)點(diǎn)配置

在 Redis 集群中，為了確保高可用性和故障恢復(fù)，建議至少配置以下節(jié)點(diǎn)：

如下圖所示：

每個(gè) Slave 都是對(duì)應(yīng) Master 的備份。當(dāng) Master 節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)應(yīng)的 Slave 節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)升級(jí)為新的 Master，保持?jǐn)?shù)據(jù)的可用性。

2.1、最小節(jié)點(diǎn)配置

主節(jié)點(diǎn)（Master Nodes）:

最少需要 3 個(gè)主節(jié)點(diǎn)。這可以確保在某個(gè)主節(jié)點(diǎn)失效的情況下，集群仍然能夠提供服務(wù)。

從節(jié)點(diǎn)（Replica Nodes）:

至少需要 3 個(gè)從節(jié)點(diǎn)，每個(gè)主節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)從節(jié)點(diǎn)，用于數(shù)據(jù)備份和故障轉(zhuǎn)移。

2.2、整體配置

因此，最小的集群配置為 6 個(gè)節(jié)點(diǎn)：

• 3 個(gè)主節(jié)點(diǎn)
• 3 個(gè)從節(jié)點(diǎn)

2.3、理由

• 主節(jié)點(diǎn): 提供讀寫(xiě)服務(wù)，負(fù)責(zé)處理客戶端請(qǐng)求和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
• 從節(jié)點(diǎn): 作為主節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)備份，提供數(shù)據(jù)副本和讀取負(fù)載分擔(dān)。

2.4、故障恢復(fù)

在以上配置中：

• 如果一個(gè)主節(jié)點(diǎn)失效，集群可以通過(guò)從節(jié)點(diǎn)的副本自動(dòng)進(jìn)行故障轉(zhuǎn)移（即選舉一個(gè)從節(jié)點(diǎn)提升為新的主節(jié)點(diǎn)），確保服務(wù)的持續(xù)可用性。
• 由于至少有 3 個(gè)主節(jié)點(diǎn)，可以保證在最多 1 個(gè)主節(jié)點(diǎn)失效的情況下，仍然能夠通過(guò)剩余的主節(jié)點(diǎn)維持集群的正常運(yùn)行。

如果希望更具恢復(fù)能力和負(fù)載均衡，可以增加主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，常見(jiàn)的做法是保持主從節(jié)點(diǎn)的比例為 1:1。

而對(duì)于集群為什么要三個(gè)master節(jié)點(diǎn)原因，并且推薦為奇數(shù)？

• 新master的選舉需要大于半數(shù)的集群master節(jié)點(diǎn)同意才能選舉成功，如果只有兩個(gè)master節(jié)點(diǎn)，當(dāng)其中一個(gè)掛了，是達(dá)不到選舉新master的條件的。
• 而奇數(shù)的master節(jié)點(diǎn)更多的是 從節(jié)省機(jī)器資源角度出發(fā)。

3. 單主多從

整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.1、優(yōu)勢(shì)：

容錯(cuò):

如果主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，Redis 可以提升一個(gè)從節(jié)點(diǎn)為新的主節(jié)點(diǎn)。即使有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，仍然有多個(gè)從節(jié)點(diǎn)作為冗余，確保數(shù)據(jù)的可靠性和業(yè)務(wù)的持續(xù)性。

負(fù)載均衡:

在高讀負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以將讀取請(qǐng)求分配到從節(jié)點(diǎn)，減輕主節(jié)點(diǎn)的壓力。這種方式可以提高性能，特別是在讀操作遠(yuǎn)比寫(xiě)操作頻繁的情況下。

節(jié)省資源:

對(duì)于一些小型應(yīng)用或開(kāi)發(fā)階段的項(xiàng)目，配置一個(gè)主節(jié)點(diǎn)和多個(gè)從節(jié)點(diǎn)可以有效利用資源，而不是部署更多的主節(jié)點(diǎn)。

4. 配置實(shí)例

4.1、單主雙從

非常適合讀取較多，但對(duì)寫(xiě)入頻率要求不高的場(chǎng)景。

例如，很多數(shù)據(jù)可以讀，但修改數(shù)據(jù)的頻率較低。

4.2、3 主 3 從

更適合需要高可用性的系統(tǒng)，能夠處理更高的寫(xiě)負(fù)載并提供更強(qiáng)的故障恢復(fù)能力。

5. 選擇配置

在選擇主從節(jié)點(diǎn)配置時(shí)，可以考慮以下因素：

系統(tǒng)負(fù)載:

• 寫(xiě)入負(fù)載較重的情況下，建議使用多主。
• 若以讀取為主，單主多從則較為合適。

冗余需求:

• 對(duì)業(yè)務(wù)連續(xù)性要求較高，建議使用多個(gè)主節(jié)點(diǎn)，在高可用性場(chǎng)景下要確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

成本和資源:

• 根據(jù)可用資源和成本預(yù)算，可能會(huì)選擇較少的節(jié)點(diǎn)配置，特別是在開(kāi)發(fā)或小型應(yīng)用中。

總結(jié)

3 主節(jié)點(diǎn) + 3 從節(jié)點(diǎn)的配置是確保高可用性的最小標(biāo)準(zhǔn)配置。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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