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Redis是一个完全开源的内存数据结构存储工具它支持多种数据结构以及多种功能。Redis还提供了持久化功能可以将数据存储到磁盘上以便在重启后恢复数据。由于其高性能、可靠性和灵活性Redis被广泛应用于缓存、会话管理、排行榜、实时分析、消息队列等领域。
应用场景
缓存数据共享分布式锁计数器限流时间轴消息队列注册中心排行榜标签。。。。。
redis的四大模式
单机模式主从模式哨兵模式集群模式
单机模式 单机模式就是只在一台服务器上搭建单台redis服务所有业务都通过该服务处理缓存等业务
读写不分离。 优点
部署非常简单单台服务器安装配置启动即可好维护性能高数据处理速度快不需要同步数据成本相对非常低不管是维护成本和服务器成本都是单项没有其它开支 缺点
单台服务器受限cpu的处理能力海量数据存储问题Redis不具备自动容错和恢复功能不保证数据的可靠性 主从模式 主从模式是指有多台redis服务器其中一台为主服务其它都为从服务主服务只负责写入数据以及向从服务器发送同步最新的数据从服务只负责复制主服务的数据与来自客户端读取数据
优点
读写分离主写从读可以根据访问量多少来定制从节点数量数据冗余主从复制实现了对数据的热备份可用性多节点提供服务时其中一台宕机后其它服务仍旧可以提供服务故障恢复可以快速提升从服务为主服务负载均衡多节点分摊数据访问压力 缺点 主服务宕机后从服务需要升级为主服务需要手动切换部分数据不能及时同步从服务造成数据不一致从服务宕机恢复后大量的同步给主服务造成一定的IO压力主从服务只有一个主服务写数据的能力会收到单机的限制海量数据存储限制 主从复制原理
全量复制
从服务连接到主服务便开始进行数据同步从节点发送psync命令给到主节点psync包含两个参数runID主库的id以及offset进度位置 1.runID为实例启动自动生成的随机标识当从服务第一次连接主服务是不知道
主服务的runID的实际值从而把runID设置为?对主服务进行询问得到主服
务给的回答后后续便会把runID设置成主服务的实际值2.offset表示为同步进度的标识第一次从服务连接主服务时该标识为表示以
前从未有复制过主服务的数据把该值设置为-1主从都各自维护自己的主从复
制偏移量offset当主节点有写入命令时offsetoffset命令的字节长度。
从节点在收到主节点发送的命令后也会增加自己的offset并把自己的offset
发送给主节点。这样主节点同时保存自己的master_repl_offset从节点的
slave_repl_offset通过对比offset来判断主从节点数据是否一致主服务收到psync命令之后判断是否为第一次复制是的话返回FULLRESYNC {runId} {offset}如果回复 CONTINUE触发部分复制。 从服务收到主服务给过来的信息后将信息保存到info中主服务发送FULLRESYNC后执行 bgsave命令生成RDB快照并将其发给从库在从服务加载数据期间主服务写命令放入缓冲区replication buffer从服务清理自己的数据完成后开始加载RDB文件将数据提取到自己的内存中待从节点加载完成后会将replication buffer中产生的该写操作发送给从服务主从之间维护一个长连接后续涉及到改/写的动作主服务会比较offset给从服务发送增量数据给从服务同步
增量/部分复制
当从节点出现不可以预知的中断时主服务会把收到的改/写等操作命令写入环形缓冲区主服务会记录自己所在的偏移位置从服务也会有自己已经读到的进度偏移位置从服务器恢复连接后从服务会重新发送自己的psync这时候offset是自己的偏移位置给主服务比较如果刚好存在缓冲区内主服务会将增量数据发送给从服务如果不存在则需要进行再一次全量更新
哨兵模式
优点
读写分离主写从读可以根据访问量多少来定制从节点数量数据冗余主从复制实现了对数据的热备份可用性多节点提供服务时其中一台宕机后其它服务仍旧可以提供服务故障恢复当主服务宕机时通过自定选举提升从服务为主服务弥补了主从模式下的手动操作负载均衡多节点分摊数据访问压力
缺点
从服务宕机恢复后大量的同步给主服务造成一定的IO压力主从服务只有一个主服务写数据的能力会收到单机的限制海量数据存储限制
主要功能
建立集群监控负责监控主从服务是否正常工作如果某个服务宕机哨兵间传递消息自动故障转移当主服务宕机后会重新在从服务之间选举出新主
主服务看成执政的皇帝从服务堪称国家的储君当主服务还在执政期间从服务都要好好配合皇帝工作而哨兵就像是太医院时刻关注着皇帝与皇子的身体健康当检查到从服务不健康时就直接把它除名告知天下当检查到主服务不健康宕机了之后当即会告知天下然后在剩下的皇子中选举出新皇然后安排新皇登基其它皇子重新辅助新皇而旧皇医治好后(重新上线)也只能承认失去皇权也只能退居二线重新辅佐新皇但是重新享有皇位继承权 集群模式
不管上面的主从还是哨兵模式都无法解决单节点写操作的问题。如果这时写操作的并发比较高。这是可以实验集群化模式【去中心化模式】
优点
无中心架构支持动态扩容Cluster自动具备哨兵监控和故障转移主从切换能力客户端连接集群内部地址可自动发现高性能、高可用有效解决了Redis分布式需求
缺点 不支持原子操作在Redis集群中不同节点之间的数据访问会出现延迟因此不支持原子操作可能会导致数据的不一致性。 需要配置复杂Redis集群需要配置投票数、数据分片等参数增加了配置的复杂度。 高成本Redis集群需要多台服务器运行因此需要更多的硬件成本和维护成本。 只有主节点故障才需要故障转移。cluster集群模式不需要哨兵自身已具备了故障转移功能。
节点通信
Redis 集群中的节点通过 Gossip 协议进行通信。节点之间定期交换有关其自身状态和已知其他节点的信息以便检测故障并作出相应调整。
故障检测
每个节点向集群中其它节点每隔一定时间发送ping消息如果该节点没在规定时间内返回pong消息就会认为下线
故障转移步骤 1. 集群中的其他节点会检测到主节点已下线。 2. 资格检查 每个从节点都要检查最后与主节点断线时间判断是否有资格替换故障的主节点 3. 准备选举时间 从节点符合故障转移资格后更新触发故障选举时间只有到达该时间才能执行后续流程。采用延迟触发机制主要是对多个从节点使用不同的延迟选举时间来支持优先级。复制偏移量越大说明从节点延迟越低那么它应该具有更高的优先级。 4. 选举投票 只有持有槽的主节点才会处理故障选举消息每个持有槽的节点在一个配置纪元内都有唯一的一张选票当接到第一个请求投票的从节点消息回复消息作为投票之后相同配置纪元内其它从节点的选举消息将忽略。投票过程其实是一个领导者选举的过程。 5. 替换主节点 当前从节点取消复制变为主节点撤销故障主节点负责的槽把这些槽委派给自己并向集群广播告知所有节点当前从节点变为主节点。
