[redis] -- 集群篇

三种集群方式

• 主从同步:主从复制模式中包含一个主数据库实例（master）与一个或多个从数据库实例（slave）

  • 优点：
    • master能自动将数据同步到slave，可以进行读写分离，分担master的读压力
    • master、slave之间的同步是以非阻塞的方式进行的，同步期间，客户端仍然可以提交查询或更新请求
  • 缺点：
    • 不具备自动容错与恢复功能，master或slave的宕机都可能导致客户端请求失败，需要等待机器重启或手动切换客户端IP才能恢复
    • master宕机，如果宕机前数据没有同步完，则切换IP后会存在数据不一致的问题
    • 难以支持在线扩容，Redis的容量受限于单机配置

• 哨兵模式:哨兵模式基于主从复制模式，只是引入了哨兵来监控与自动处理故障

  • 过程：
    • 哨兵负责持续监控主从节点的健康，当主节点挂掉时，自动选择一个最优的从节点切换为主节点
    • 客户端来连接集群时，会首先连接sentinel，通过sentinel来查询主节点的地址，然后再去连接主节点进行数据交互
    • 当主节点发生故障时，客户端会重新向sentinel要地址，sentinel会将最新的主节点地址告诉客户端
    • 后续原先挂点的主节点恢复后会变成了从节点，从新的主节点那里建立复制关系
  • 优点：
    • 哨兵模式基于主从复制模式，所以主从复制模式有的优点，哨兵模式也有
    • 哨兵模式下，master挂掉可以自动进行切换，系统可用性更高，如此应用程序将无需重启即可自动完成节
      点切换。
  • 缺点：
    • 同样也继承了主从模式难以在线扩容的缺点，Redis的容量受限于单机配置
    • 需要额外的资源来启动sentinel进程，实现相对复杂一点，同时slave节点作为备份节点不提供服务
    • 采用异步复制，当主节点挂掉时，从节点可能没有收到全部的同步消息，这部分未同步的消息就丢失了，若主从延迟特别大，那么丢失的数据可能就会特别多，所以哨兵模式无法保证消息完全不丢失，但也尽可能保证消息少丢失

• Cluster:实现了Redis的分布式存储，即每台节点存储不同的内容，来解决在线扩容的问题

  • 优点：
    • 无中心架构，数据按照slot分布在多个节点。
    • 集群中的每个节点都是平等的关系，每个节点都保存各自的数据和整个集群的状态。每个节点都和其他所有节点连接，而且这些连接保持活跃，这样就保证了我们只需要连接集群中的任意一个节点，就可以获取到其他节点的数据。
    • 可线性扩展到1000多个节点，节点可动态添加或删除
    • 能够实现自动故障转移，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的角色转换
  • 缺点：
    • 客户端实现复杂，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。目前仅JedisCluster相对成熟，异常处理还不完善，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cluster-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
    • slave充当“冷备”，不能缓解读压力批量操作限制，目前只支持具有相同slot值的key执行批量操作，对mset、mget、sunion等操作支持不友好
    • key事务操作支持有线，只支持多key在同一节点的事务操作，多key分布不同节点时无法使用事务功能
    • 不支持多数据库空间，单机redis可以支持16个db，集群模式下只能使用一个，即db 0

• 总结

  • 主从复制模式能实现读写分离，但是不能自动故障转移
  • 哨兵模式基于主从复制模式，能实现自动故障转移，达到高可用，但与主从复制模式一样，不能在线扩容，容量受限于单机的配置
  • Cluster模式通过无中心化架构，实现分布式存储，可进行线性扩展，也能高可用，但对于像批量操作、事务操作等的支持性不够好