Redis集群模式及工作原理

Redis有三种集群模式：主从模式、哨兵模式和集群模式。

1. 主从模式

所有的写请求都被发送到主数据库上，再由主数据库将数据同步到从数据库上。主数据库主要用于执行写操作和数据同步，从数据库主要用于执行读操作缓解系统的读压力。Redis的主从模式如下图所示：

实现原理请参考《Redis主从复制的原理》

2. 哨兵模式

在主从模式上添加了一个哨兵的角色来监控集群的运行状态。哨兵通过发送命令让Redis服务器返回其运行状态。哨兵是一个独立运行的进程，在监测到Master宕机时会自动将Slave切换成Master，然后通过发布与订阅模式通知其他从服务器修改配置文件，完成主备热切。Redis的哨兵模式如图所示：

 3. 集群模式

Redis集群实现了在多个Redis节点之间进行数据分片和数据复制。基于Redis集群的数据自动分片能力，我们能够方便地对Redis集群进行横向扩展，以提高Redis集群的吞吐量。基于Redis集群的数据复制能力，在集群中的一部分节点失效或无法进行通信时，Redis仍然可以基于副本数据对外提供服务，这提高了集群的可用性。Redis的集群模式如下图所示：

Redis集群遵循如下原则：

1）所有Redis节点彼此都通过PING-PONG机制互联，内部使用二进制协议优化传输速度和带宽。

2）在集群中超过半数的节点检测到某个节点Fail后将该节点设置为Fail状态。

3）客户端与Redis节点直连，客户端连接集群中任何一个可用节点即可对集群进行操作。

4）Redis-Cluster把所有的物理节点都映射到0~16383的slot（槽）上，Cluster负责维护每个节点上数据槽的分配。Redis的具体数据分配策略为：在Redis集群中内置了16384个散列槽；需要在Redis集群中放置一个Key-Value时，Redis会先对Key使用CRC16算法算出一个结果，然后把结果对16384求余数，这样每个Key都会对应一个编号0~16383的散列槽；Redis会根据节点的数量大致均等地将散列槽映射到不同的节点。