redis 哨兵模式 cluster模式区别_Redis主从复制及哨兵模式、集群模式实现的优缺点总结

一、主从复制

1 概念

Redis多副本，采用主从(replication)部署结构，相较于单副本而言最大的特点就是主从实例间数据实时同步，并且提供数据持久化和备份策略。主从实例部署在不同的物理服务器上，根据公司的基础环境配置，可以实现同时对外提供服务和读写分离策略。

一般来说，要将Redis运用于工程项目中，只使用一台Redis是万万不能的，原因如下： 从结构上，单个Redis服务器会发生单点故障，并且一台服务器需要处理所有的请求负载，压力较大； 从容量上，单个Redis服务器内存容量有限，就算一台Redis服务器内容容量为256G，也不能将所有内容用作Redis存储内存，一般来说，单台Redis最大使用内存不应该超过20G。

考虑如下一种场景：电子商务网站上的商品，一般都是一次上传，无数次浏览的，说专业点也就是”多读少写”。

对于这种场景，我们可以使如下这种架构：

如图所示，将一台Redis服务器作主库(Matser)，其他三台作为从库(Slave)，主库只负责写数据，每次有数据更新都将更新的数据同步到它所有的从库，而从库只负责读数据。 这样一来，就有了两个好处： 读写分离，不仅可以提高服务器的负载能力并且可以根据读请求的规模自由增加或者减少从库的数量棒极了； 数据被复制成了了好几份，就算有一台机器出现故障，也可以使用其他机器的数据快速恢复。 需要注意的是：在Redis主从模式中，一台主库可以拥有多个从库，但是一个从库只能隶属于一个主库。

2 redis主从复制特点

1、Master可以拥有多个Slave；2、多个salve可以连接同一个Master，还可以链接到其他的slave3、主从复制不会阻塞Master，在同步数据时，master可以继续处理client请求4、提供系统的伸缩性。

优点：

• 高可靠性：一方面，采用双机主备架构，能够在主库出现故障时自动进行主备切换，从库提升为主库提供服务，保证服务平稳运行；另一方面，开启数据持久化功能和配置合理的备份策略，能有效的解决数据误操作和数据异常丢失的问题；
• 读写分离策略：从节点可以扩展主库节点的读能力，有效应对大并发量的读操作。

缺点：

• 故障恢复复杂，如果没有RedisHA系统(需要开发)，当主库节点出现故障时，需要手动将一个从节点晋升为主节点，同时需要通知业务方变更配置，并且需要让其它从库节点去复制新主库节点，整个过程需要人为干预，比较繁琐；
• 主库的写能力受到单机的限制，可以考虑分片；
• 主库的存储能力受到单机的限制，可以考虑Pika；
• 原生复制的弊端在早期的版本中也会比较突出，如：Redis复制中断后，Slave会发起psync，此时如果同步不成功，则会进行全量同步，主库执行全量备份的同时可能会造成毫秒或秒级的卡顿；又由于COW机制，导致极端情况下的主库内存溢出，程序异常退出或宕机；主库节点生成备份文件导致服务器磁盘IO和CPU(压缩)资源消耗；发送数GB大小的备份文件导致服务器出口带宽暴增，阻塞请求，建议升级到最新版本。

二 哨兵模式

1 概念

Redis Sentinel是社区版本推出的原生高可用解决方案，其部署架构主要包括两部分：Redis Sentinel集群和Redis数据集群。

其中Redis Sentinel集群是由若干Sentinel节点组成的分布式集群，可以实现故障发现、故障自动转移、配置中心和客户端通知。Redis Sentinel的节点数量要满足2n+1(n>=1)的奇数个。

Redis-Sentinel(哨兵模式)是官方推荐的高可用解决方案，当redis在做master-slave的高可用方案时，假如master宕机了，redis本身(以及其很多客户端)都没有实现自动进行主备切换，而redis-sentinel本身也是独立运行的进程，可以部署在其他与redis集群可通讯的机器中监控redis集群。

有了主从复制的实现之后，我们如果想从服务器进行监控，那么在redis2.6以后提供了一个”哨兵“机制，并在2.8版本以后功能稳定起来。

哨兵：顾名思义，就是监控Redis系统的运行状况

哨兵模式的特点

1. 不时地监控redis是否按照预期良好地运行;
2. 如果发现某个redis节点运行出现状况，能够通知另外一个进程(例如它的客户端);
3. 能够进行自动切换。当一个master节点不可用时，能够选举出master的多个slave(如果有超过一个slave的话)中的一个来作为新的master,其它的slave节点会将它所追随的master的地址改为被提升为master的slave的新地址。
4. 哨兵为客户端提供服务发现，客户端链接哨兵，哨兵提供当前master的地址然后提供服务，如果出现切换，也就是master挂了，哨兵会提供客户端一个新地址。

哨兵(sentinel)本身也是支持集群的

很显然，单个哨兵会存在自己挂掉而无法监控整个集群的问题，所以哨兵也是支持集群的，通常用三台哨兵机器来监控一组redis集群。

2 哨模式的优缺点

优点：

• Redis Sentinel集群部署简单；
• 能够解决Redis主从模式下的高可用切换问题；
• 很方便实现Redis数据节点的线形扩展，轻松突破Redis自身单线程瓶颈，可极大满足Redis大容量或高性能的业务需求；
• 可以实现一套Sentinel监控一组Redis数据节点或多组数据节点。

缺点：

• 部署相对Redis主从模式要复杂一些，原理理解更繁琐；
• 资源浪费，Redis数据节点中slave节点作为备份节点不提供服务；
• Redis Sentinel主要是针对Redis数据节点中的主节点的高可用切换，对Redis的数据节点做失败判定分为主观下线和客观下线两种，对于Redis的从节点有对节点做主观下线操作，并不执行故障转移。
• 不能解决读写分离问题，实现起来相对复杂。

三、集群模式

1 概念

集群模式是实际使用最多的模式。

Redis Cluster是社区版推出的Redis分布式集群解决方案，主要解决Redis分布式方面的需求，比如，当遇到单机内存，并发和流量等瓶颈的时候，Redis Cluster能起到很好的负载均衡的目的。

Redis Cluster集群节点最小配置6个节点以上(3主3从)，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。

Redis Cluster采用虚拟槽分区，所有的键根据哈希函数映射到0～16383个整数槽内，每个节点负责维护一部分槽以及槽所印映射的键值数据。

集群模式的优缺点

优点：

• 无中心架构；
• 数据按照slot存储分布在多个节点，节点间数据共享，可动态调整数据分布；
• 可扩展性：可线性扩展到1000多个节点，节点可动态添加或删除；
• 高可用性：部分节点不可用时，集群仍可用。通过增加Slave做standby数据副本，能够实现故障自动failover，节点之间通过gossip协议交换状态信息，用投票机制完成Slave到Master的角色提升；
• 降低运维成本，提高系统的扩展性和可用性。

缺点：

• Client实现复杂，驱动要求实现Smart Client，缓存slots mapping信息并及时更新，提高了开发难度，客户端的不成熟影响业务的稳定性。目前仅JedisCluster相对成熟，异常处理部分还不完善，比如常见的“max redirect exception”。
• 节点会因为某些原因发生阻塞(阻塞时间大于clutser-node-timeout)，被判断下线，这种failover是没有必要的。
• 数据通过异步复制，不保证数据的强一致性。
• 多个业务使用同一套集群时，无法根据统计区分冷热数据，资源隔离性较差，容易出现相互影响的情况。
• Slave在集群中充当“冷备”，不能缓解读压力，当然可以通过SDK的合理设计来提高Slave资源的利用率。
• Key批量操作限制，如使用mset、mget目前只支持具有相同slot值的Key执行批量操作。对于映射为不同slot值的Key由于Keys不支持跨slot查询，所以执行mset、mget、sunion等操作支持不友好。
• Key事务操作支持有限，只支持多key在同一节点上的事务操作，当多个Key分布于不同的节点上时无法使用事务功能。
• Key作为数据分区的最小粒度，不能将一个很大的键值对象如hash、list等映射到不同的节点。
• 不支持多数据库空间，单机下的redis可以支持到16个数据库，集群模式下只能使用1个数据库空间，即db 0。
• 复制结构只支持一层，从节点只能复制主节点，不支持嵌套树状复制结构。
• 避免产生hot-key，导致主库节点成为系统的短板。
• 避免产生big-key，导致网卡撑爆、慢查询等。
• 重试时间应该大于cluster-node-time时间。
• Redis Cluster不建议使用pipeline和multi-keys操作，减少max redirect产生的场景。