面试八股之Redis篇3——redis集群
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本篇概览：详细讲解了redis篇面试必知必会之redi
目录
三、redis集群
面试官：Redis集群有哪些方案, 知道嘛 ?
面试官：那你来介绍一下主从同步
面试官：能说一下，主从同步数据的流程
面试官：怎么保证Redis的高并发高可用
面试官：你们使用redis是单点还是集群，哪种集群
面试官：redis集群脑裂，该怎么解决呢？
面试官：redis的分片集群有什么作用
面试官：Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的？
面试官：Redis是单线程的，但是为什么还那么快？
面试官：能解释一下I/O多路复用模型？
三、redis集群
面试官：Redis集群有哪些方案, 知道嘛 ?
候选人：
嗯~~，在Redis中提供的集群方案总共有三种：主从复制、哨兵模式、Redis分片集群
面试官：那你来介绍一下主从同步
候选人：
嗯，是这样的，单节点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，可以搭建主从集群，实现读写分离。一般都是一主多从，主节点负责写数据，从节点负责读数据，主节点写入数据之后，需要把数据同步到从节点中
面试官：能说一下，主从同步数据的流程
候选人：
嗯~~，好！主从同步分为了两个阶段，一个是全量同步，一个是增量同步
全量同步是指从节点第一次与主节点建立连接的时候使用全量同步，流程是这样的：
第一：从节点请求主节点同步数据，其中从节点会携带自己的replication id和offset偏移量。
第二：主节点判断是否是第一次请求，主要判断的依据就是，主节点与从节点是否是同一个replication id，如果不是，就说明是第一次同步，那主节点就会把自己的replication id和offset发送给从节点，让从节点与主节点的信息保持一致。
第三：在同时主节点会执行bgsave，生成rdb文件后，发送给从节点去执行，从节点先把自己的数据清空，然后执行主节点发送过来的rdb文件，这样就保持了一致
当然，如果在rdb生成执行期间，依然有请求到了主节点，而主节点会以命令的方式记录到缓冲区，缓冲区是一个日志文件，最后把这个日志文件发送给从节点，这样就能保证主节点与从节点完全一致了，后期再同步数据的时候，都是依赖于这个日志文件，这个就是全量同步
增量同步指的是，当从节点服务重启之后，数据就不一致了，所以这个时候，从节点会请求主节点同步数据，主节点还是判断不是第一次请求，不是第一次就获取从节点的offset值，然后主节点从命令日志中获取offset值之后的数据，发送给从节点进行数据同步
面试官：怎么保证Redis的高并发高可用
候选人：
首先可以搭建主从集群，再加上使用redis中的哨兵模式，哨兵模式可以实现主从集群的自动故障恢复，里面就包含了对主从服务的监控、自动故障恢复、通知；如果master故障，Sentinel会将一个slave提升为master。当故障实例恢复后也以新的master为主；同时Sentinel也充当Redis客户端的服务发现来源，当集群发生故障转移时，会将最新信息推送给Redis的客户端，所以一般项目都会采用哨兵的模式来保证redis的高并发高可用
面试官：你们使用redis是单点还是集群，哪种集群
候选人：
嗯！，我们当时使用的是主从（1主1从）加哨兵。一般单节点不超过10G内存，如果Redis内存不足则可以给不同服务分配独立的Redis主从节点。尽量不做分片集群。因为集群维护起来比较麻烦，并且集群之间的心跳检测和数据通信会消耗大量的网络带宽，也没有办法使用lua脚本和事务
面试官：redis集群脑裂，该怎么解决呢？
候选人：
嗯！ 这个在项目很少见，不过脑裂的问题是这样的，我们现在用的是redis的哨兵模式集群的。
有的时候由于网络等原因可能会出现脑裂的情况，就是说，由于redis master节点和redis salve节点和sentinel（哨兵）处于不同的网络分区，使得sentinel没有能够心跳感知到master，所以通过选举的方式提升了一个salve为master，这样就存在了两个master，就像大脑分裂了一样，这样会导致客户端还在old master那里写入数据，新节点无法同步数据，当网络恢复后，sentinel会将old master降为salve，这时再从新master同步数据，这会导致old master中的大量数据丢失。
关于解决的话，我记得在redis的配置中可以设置：
第一可以设置最少的salve节点个数，比如设置至少要有一个从节点才能同步数据，
第二个可以设置主从数据复制和同步的延迟时间，达不到要求就拒绝请求，就可以避免大量的数据丢失
面试官：redis的分片集群有什么作用
候选人：
分片集群主要解决的是，海量数据存储的问题，集群中有多个master，每个master保存不同数据，并且还可以给每个master设置多个slave节点，就可以继续增大集群的高并发能力。同时每个master之间通过ping监测彼此健康状态，就类似于哨兵模式了。当客户端请求可以访问集群任意节点，最终都会被转发到正确节点
面试官：Redis分片集群中数据是怎么存储和读取的？
候选人：
嗯~，在redis集群中是这样的
Redis 集群引入了哈希槽的概念，有 16384 个哈希槽，集群中每个主节点绑定了一定范围的哈希槽范围， key通过 CRC16 校验后对 16384 取模来决定放置哪个槽，通过槽找到对应的节点进行存储。
取值的逻辑是一样的。
面试官：Redis是单线程的，但是为什么还那么快？
候选人：
嗯，这个有几个原因吧~~~
1、完全基于内存的，C语言编写
2、采用单线程，避免不必要的上下文切换可竞争条件
3、使用多路I/O复用模型，非阻塞IO
例如：bgsave 和 bgrewriteaof 都是在后台执行操作，不影响主线程的正常使用，不会产生阻塞
面试官：能解释一下I/O多路复用模型？
候选人：
嗯~~，I/O多路复用是指利用单个线程来同时监听多个Socket ，并在某个Socket可读、可写时得到通知，从而避免无效的等待，充分利用CPU资源。目前的I/O多路复用都是采用的epoll模式实现，它会在通知用户进程Socket就绪的同时，把已就绪的Socket写入用户空间，不需要挨个遍历Socket来判断是否就绪，提升了性能。
其中Redis的网络模型就是使用I/O多路复用结合事件的处理器来应对多个Socket请求，比如，提供了连接应答处理器、命令回复处理器，命令请求处理器；
在Redis6.0之后，为了提升更好的性能，在命令回复处理器使用了多线程来处理回复事件，在命令请求处理器中，将命令的转换使用了多线程，增加命令转换速度，在命令执行的时候，依然是单线程。
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