快速了解Redis中的單機、主從、哨兵和叢集模式

這篇文章帶大家了解Redis中的四種模式：單機、主從、哨兵、集群。有一定的參考價值，有需要的朋友可以參考一下，希望對大家有幫助。

少點程式碼，多點頭髮

入職第一周，我被坑了

最近剛入職新公司，本來想著這剛來新公司，一般都是熟悉熟悉公司同事，看看組內工程文檔，找幾個demo自己練練手。

咳咳，萬萬沒想到啊，一切都是我以為的，我還是太嫩了。

入職那天下午，組長給我丟了幾份文檔，讓我看下這個這些工程的快取系統問題，讓我把redis升級為哨兵模式。

接到任務的我，內心是懵逼的。

第一、不知道都是些什麼類型的服務在用redis。

第二、不知道以什麼姿勢在用redis。

第三、如果redis掛了會不會影響使用者。

第四、我完全沒用過redis。

雖然說沒幹過，但咋也不慫。畢竟要是天天乾的都是幹過的工作，那就是有問題了，很快就被優化掉了。

看來社招入職和校招還是不一樣的，校招進來都會有些入職訓練或是新人班課程。

透過這些形式的教育，第一、了解公司的文化、價值觀，第二、學習工作流程、感受公司技術氛圍。

任務

把我們部門所有使用redis服務升級到哨兵模式。 【相關推薦：Redis影片教學】

redis的多種模式

都說了升級到哨兵模式，那之前用的不是哨兵模式，一定還有其他模式。

單機模式、主從模式、哨兵模式、叢集模式

#單機模式

這個最簡單，一看就懂。

就是安裝一個redis，啟動起來，業務呼叫即可。具體安裝步驟和啟動步驟就不贅述了，網路上隨便搜一下就有了。

單機在許多場景也是有使用的，例如在一個並非必須保證高可用的情況下。

咳咳，其實我們的服務使用的就是redis單機模式，所以來了就讓我改為哨兵模式。

說說單機的優缺點吧。

優點：

• 部署簡單，0成本。
• 成本低，沒有備用節點，不需要其他的開銷。
• 高效能，單機不需要同步數據，數據天然一致性。

缺點：

• 可靠性保證不是很好，單一節點有宕機的風險。
• 單機高效能受限於CPU的處理能力，redis是單執行緒的。

單機模式選擇需要依照自己的業務場景去選擇，如果需要很高的效能、可靠性，單機就不太合適了。

主從複製

主從複製，是指將一台Redis伺服器的數據，複製到其他的Redis伺服器。

前者稱為主節點(master)，後者稱為從節點(slave)；資料的複製是單向的，只能由主節點到從節點。

主從模式配置很簡單，只需要在從節點配置主節點的ip和連接埠號碼。

slaveof <masterip> <masterport>
# 例如
# slaveof 192.168.1.214 6379</masterport></masterip>

啟動主從節點的所有服務，查看日誌即可以看到主從節點之間的服務連接。

從上面很容易就想到一個問題，既然主從複製，代表master和slave的資料都是一樣的，有資料冗餘問題。

在程式設計上，為了高可用性和高效能，是允許有冗餘存在的。這點希望大家在設計系統的時候要考慮進去，不用為公司省下這一點資源。

對於追求極致使用者體驗的產品，是絕對不允許有宕機存在的。

主從模式在許多系統設計時都會考慮，一個master掛在多個slave節點，當master服務宕機，會選舉產生一個新的master節點，從而保證服務的高可用性。

主從模式的優點：

• 一旦主節點宕機，從節點 作為主節點的備份 可以隨時頂上來。

• 擴充 主節點 的 讀取能力，分擔主節點讀取壓力。

• 高可用基石：除了上述作用以外，主從複製還是哨兵模式和集群模式能夠實施的基礎，因此說主從複製是Redis高可用的基石。

也有對應的缺點，例如我剛剛提到的資料冗餘問題：

• #一旦主節點宕機，從節點 晉升成主節點，同時需要修改應用程式 的主節點位址，還需要指令所有從節點 去複製 新的主節點，整個過程需要人工幹預。
• 主節點 的 寫入能力 受到 單機的限制。
• 主節點 的 儲存能力 受到 單機的限制。

哨兵模式

剛剛提到了，主從模式，當主節點宕機之後，從節點是可以作為主節點頂上來，繼續提供服務的。

但是有一個問題，主節點的IP已經變動了，此時應用服務還是拿著原主節點的位址去訪問，這...

##於是，在Redis 2.8版本開始引入，就有了哨兵這個概念。

在

複製的基礎上，哨兵實現了自動化的故障復原。

如圖，哨兵節點由兩個部分組成，哨兵節點和資料節點：

##哨兵節點：哨兵系統由一個或多個哨兵節點組成，哨兵節點是特殊的redis節點，不儲存資料。

• 資料節點：主節點和從節點都是資料節點。
• 存取redis叢集的資料都是透過哨兵叢集的，哨兵監控整個redis叢集。

一旦發現redis叢集出現了問題，例如剛剛說的主節點掛了，從節點會頂上來。但是主節點位址變了，這時候應用服務無感知，也不用更改存取位址，因為哨兵才是和應用程式服務做互動的。

Sentinel 很好的解決了故障轉移，在高可用方面又上升了一個台階，當然Sentinel還有其他功能。

例如

主節點存活偵測

、主從運行情況偵測、主從切換。 Redis的Sentinel最小配置是

一主一從

。 說下哨兵模式監控的原理

每個Sentinel以每秒鐘一次的頻率，向它

所有

的主伺服器、從伺服器 以及其他Sentinel實例 傳送一個PING 指令。

如果一個實例（instance）距離最後一次有效回覆PING指令的時間超過down-after-milliseconds 所指定的值，那麼這個實例會被Sentinel標記為

主觀下線

。 如果一個

主伺服器

被標記為主觀下線，那麼正在監視這個主伺服器的所有 Sentinel 節點，要以每秒一次 的頻率確認該主伺服器是否的確進入了主觀下線 狀態。 如果一個主伺服器被標記為主觀下線，並且有

足夠數量

的Sentinel（至少要達到設定檔指定的數量）在指定的時間範圍內同意這個判斷，那麼這個該主伺服器被標記為客觀下線。 在一般情況下， 每個 Sentinel 會以每 10秒一次的頻率，向它已知的所有 主伺服器 和 從伺服器 發送 INFO 命令。

當一個

主伺服器

被Sentinel標記為客觀下線 時，Sentinel 向下線主伺服器的所有從伺服器發送INFO 指令的頻率，會從10秒一次改為每秒一次。 Sentinel和其他Sentinel 協商

主節點

的狀態，如果主節點處於SDOWN`狀態，則投票自動選出新的主節點。將剩餘的 從節點 指向 新的主節點 進行 資料複製。 當沒有足夠數量的 Sentinel 同意 主伺服器 下線時， 主伺服器 的

客觀下線狀態

就會被移除。當 主伺服器 重新向 Sentinel的PING指令傳回 有效回覆 時，主伺服器 的 主觀下線狀態 就會被移除。

哨兵模式的優缺點

優點：

哨兵模式是基於主從模式的，所有主從的優點，哨兵模式都具有。

• 主從可以自動切換，系統更健壯，可用性更高。
• Sentinel 會持續的檢查 主伺服器 和 從伺服器 是否正常運作。當被監控的某個 Redis 伺服器出現問題，Sentinel 會透過API腳本向管理員或其他的應用程式發送通知。
• 缺點：

• Redis较难支持在线扩容，对于集群，容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

我的任务

我部署的redis服务就如上图所示，三个哨兵节点，三个主从复制节点。

使用java的jedis去访问我的redis服务，下面来一段简单的演示代码(并非工程里面的代码)：

public static void testSentinel() throws Exception {
     //mastername从配置中获取或者环境变量，这里为了演示
         String masterName = "master";
         Set<String> sentinels = new HashSet<>();
     // sentinel的IP一般会从配置文件获取或者环境变量，这里为了演示
         sentinels.add("192.168.200,213:26379");
         sentinels.add("192.168.200.214:26380");
         sentinels.add("192.168.200.215:26381");
 
     //初始化过程做了很多工作
         JedisSentinelPool pool = new JedisSentinelPool(masterName, sentinels); 
     //获取到redis的client
         Jedis jedis = pool.getResource();
     //写值到redis
         jedis.set("key1", "value1");
     //读取数据
     jedis.get("key1");
}

具体部署的配置文件这里太长了，需要的朋友可以公众号后台回复【redis配置】获取。

听起来是入职第二天就部署了任务感觉很难的样子。

其实现在看来是个so easy的任务，申请一个redis集群，自己配置下。在把工程里面使用到redis的地方改一下，之前使用的是一个两个单机节点。

干完，收工。

虽然领导的任务完成了，但并不意味着学习redis的路结束了。爱学习的龙叔，继续研究了下redis的集群模式。

集群模式

主从不能解决故障自动恢复问题，哨兵已经可以解决故障自动恢复了，那到底为啥还要集群模式呢？

主从和哨兵都还有另外一些问题没有解决，单个节点的存储能力是有上限，访问能力是有上限的。

Redis Cluster 集群模式具有 高可用、可扩展性、分布式、容错 等特性。

Cluster 集群模式的原理

通过数据分片的方式来进行数据共享问题，同时提供数据复制和故障转移功能。

之前的两种模式数据都是在一个节点上的，单个节点存储是存在上限的。集群模式就是把数据进行分片存储，当一个分片数据达到上限的时候，就分成多个分片。

数据分片怎么分？

集群的键空间被分割为16384个slots（即hash槽），通过hash的方式将数据分到不同的分片上的。

HASH_SLOT = CRC16(key) & 16384 复制代码

CRC16是一种循环校验算法，这里不是我们研究的重点，有兴趣可以看看。

这里用了位运算得到取模结果，位运算的速度高于取模运算。

有一个很重要的问题，为什么是分割为16384个槽？这个问题可能会被面试官随口一问

数据分片之后怎么查，怎么写？

读请求分配给slave节点，写请求分配给master，数据同步从master到slave节点。

读写分离提高并发能力，增加高性能。

如何做到水平扩展？

master节点可以做扩充，数据迁移redis内部自动完成。

当你新增一个master节点，需要做数据迁移，redis服务不需要下线。

举个栗子：上面的有三个master节点，意味着redis的槽被分为三个段，假设三段分别是0~7000，7001~12000、12001~16383。

现在因为业务需要新增了一个master节点，四个节点共同占有16384个槽。

槽需要重新分配，数据也需要重新迁移，但是服务不需要下线。

redis集群的重新分片由redis内部的管理软件redis-trib负责执行。redis提供了进行重新分片的所有命令，redis-trib通过向节点发送命令来进行重新分片。

如何做故障转移？

假如途中红色的节点故障了，此时master3下面的从节点会通过 选举 产生一个主节点。替换原来的故障节点。

此过程和哨兵模式的故障转移是一样的。

总结

每种模式都有各自的优缺点，在实际使用场景中要根据业务特点去选择合适的模式。

redis是一个非常常用的中间件，作为一个使用者来说，学习成本一点不高。

如果作为一个很好的中间件去研究的话，还是有很多值得学习和借鉴的地方。比如redis的各种数据结构(动态字符串、跳跃表、集合、字典等)、高效的内存分配(jemalloc)、高效的IO模型等等。

每個點都可以深入研究，在後期設計高並發、高可用系統的時候融入進去。

更多程式相關知識，請造訪：程式設計影片！ ！

以上是快速了解Redis中的單機、主從、哨兵和叢集模式的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！