redis集群就是多個redis節(jié)點一起工作的模式。它沒有代理節(jié)點和中心節(jié)點，各個節(jié)點平等，強化redis的讀寫能力。

是一種分布式集群模式，它允許將數(shù)據(jù)分散存儲在多個節(jié)點上，從而提供了橫向擴展、高可用性和更大存儲容量。

1、集群模式

通過添加服務(wù)器的數(shù)量，提供相同的服務(wù)，從而讓服務(wù)器達到一個穩(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 實例可以設(shè)置為主節(jié)點（Master）和從節(jié)點（Slave）。主節(jié)點負責處理所有的讀寫請求，從節(jié)點負責部分讀請求，從節(jié)點自動從主節(jié)點進行數(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偏移量來進行判斷。

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

如下圖所示：

3.優(yōu)點：

• 提高可用性：如果主節(jié)點宕機，可以快速將一個從節(jié)點提升為主節(jié)點。
• 提高性能：可以把讀取請求分配給從節(jié)點，減少主節(jié)點的負載。

4.缺點：

• 寫負載集中在主節(jié)點，可能成為性能瓶頸。
• 從節(jié)點的延遲：從節(jié)點數(shù)據(jù)同步存在延遲，讀操作可能獲得過時的數(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)庫解決方案，允許將數(shù)據(jù)分布在多個 Redis 實例上。它支持水平擴展（sharding），使得集群能夠處理的數(shù)據(jù)量遠超個別節(jié)點承載的能力。
• 每個分片由一組 Master/Slave 節(jié)點管理，而不是依賴于單一節(jié)點的垂直擴展。

如下圖所示：

通常集群模式下：可以進行一主多從、一主一從的方式。下面會進行深入了解。

2.工作原理

• 數(shù)據(jù)被劃分為 16384 個槽（slot），每個新的數(shù)據(jù)鍵會被映射到這些槽上。
• 每個主節(jié)點管理一些槽，從節(jié)點負責主節(jié)點的數(shù)據(jù)備份。
• 使用哈希槽將鍵映射到節(jié)點，確保數(shù)據(jù)均勻分配。

如下圖所示：

3.優(yōu)點

• 每個節(jié)點獨立處理寫請求，能夠有效分散寫負載。
• 橫向擴展的方式更加靈活，可以適應(yīng)不同的工作負載和數(shù)據(jù)規(guī)模。

4.缺點

• 集群管理相對復(fù)雜，要求一致性保證和槽管理。
• 節(jié)點間的網(wǎng)絡(luò)分裂（network partition）會影響數(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)點和從節(jié)點的健康狀態(tài)，并在主節(jié)點宕機時進行自動切換。

如下圖所示：

2.工作原理

• Sentinel 監(jiān)控 Redis 實例的狀態(tài)，確定主節(jié)點是否正常。
• 在主節(jié)點不可用時，Sentinel 會選擇一個從節(jié)點提升為新的主節(jié)點，并更新客戶端的主節(jié)點信息。

如下圖所示：

3.優(yōu)點：

• 提高系統(tǒng)的可靠性和可用性，支持自動故障轉(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。

4.缺點：

• 需要更為復(fù)雜的配置和管理。
• 在多臺 Sentinel 實例中，復(fù)雜的選舉過程可能會產(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。Redis 集群處理數(shù)據(jù)分片，Sentinel 監(jiān)控和維護集群的高可用性。

2.應(yīng)用場景：

對于大型應(yīng)用，需要高可用性和可擴展性的場景，結(jié)合使用集群模式和 Sentinel 模式。

3.優(yōu)點：

1、將數(shù)據(jù)自動切分(split)到多個節(jié)點

2、當集群中的某一個節(jié)點故障時，redis還可以繼續(xù)處理客戶端的請求。

總結(jié)：

Redis 提供的多種集群模式適用于不同的場景：

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

如下圖所示：

每個 Slave 都是對應(yīng) Master 的備份。當 Master 節(jié)點發(fā)生故障時，對應(yīng)的 Slave 節(jié)點會自動升級為新的 Master，保持數(shù)據(jù)的可用性。

2.1、最小節(jié)點配置

主節(jié)點（Master Nodes）:

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

從節(jié)點（Replica Nodes）:

至少需要 3 個從節(jié)點，每個主節(jié)點對應(yīng)一個從節(jié)點，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 個節(jié)點：

• 3 個主節(jié)點
• 3 個從節(jié)點

2.3、理由

• 主節(jié)點: 提供讀寫服務(wù)，負責處理客戶端請求和數(shù)據(jù)存儲。
• 從節(jié)點: 作為主節(jié)點的數(shù)據(jù)備份，提供數(shù)據(jù)副本和讀取負載分擔。

2.4、故障恢復(fù)

在以上配置中：

• 如果一個主節(jié)點失效，集群可以通過從節(jié)點的副本自動進行故障轉(zhuǎn)移（即選舉一個從節(jié)點提升為新的主節(jié)點），確保服務(wù)的持續(xù)可用性。
• 由于至少有 3 個主節(jié)點，可以保證在最多 1 個主節(jié)點失效的情況下，仍然能夠通過剩余的主節(jié)點維持集群的正常運行。

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

而對于集群為什么要三個master節(jié)點原因，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)點同意才能選舉成功，如果只有兩個master節(jié)點，當其中一個掛了，是達不到選舉新master的條件的。
• 而奇數(shù)的master節(jié)點更多的是 從節(jié)省機器資源角度出發(fā)。

3. 單主多從

整體結(jié)構(gòu)如下圖所示：

3.1、優(yōu)勢：

容錯:

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

負載均衡:

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

節(jié)省資源:

對于一些小型應(yīng)用或開發(fā)階段的項目，配置一個主節(jié)點和多個從節(jié)點可以有效利用資源，而不是部署更多的主節(jié)點。

4. 配置實例

4.1、單主雙從

非常適合讀取較多，但對寫入頻率要求不高的場景。

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)，能夠處理更高的寫負載并提供更強的故障恢復(fù)能力。

5. 選擇配置

在選擇主從節(jié)點配置時，可以考慮以下因素：

系統(tǒng)負載:

• 寫入負載較重的情況下，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:

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

成本和資源:

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

總結(jié)

3 主節(jié)點 + 3 從節(jié)點的配置是確保高可用性的最小標準配置。

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

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