Redis 主从集群

什么是集群

为了系统的可靠性或扩大系统资源，我们一般会通过多台机器来共享资源、分担费用、共用信道设备及服务等。

Redis 有哪几种集群模式

Redis 场景的集群模式有：主从模式，哨兵模式，cluster 模式。

什么是主从集群

通过搭建多台 redis 主机，两者间存储相同的数据，从而分散单主机下的请求压力。

优点：

高可靠性：一方面采用主从机架构，当主机宕机时，能手动将从机顶替主机，防止系统崩溃。另一方面，多台机器都会进行相应的数据持久化操作，从而备份多份数据。
读写分离策略：从节点可以扩展主库节点的读能力，有效应对大并发量的读操作。

缺点：

故障恢复发杂：因为没有哨兵去检测主机从机之间的状态并处理故障转移，所以我们得要去开发监控程序，当主机宕机时能及时通知我们并手动去切换主从节点。
主库的写能力收到单机的限制。
系统的存储能力收到单机的限制。
主从同步时是通过网络进行传输，难免会出现一些错误，即使有了很多的检错手段，但还是会出现个节点间数据不一致的问题。

怎么实现主从复制

理论部分

主从复制有两个阶段：初始化阶段和运行阶段。

初始化阶段：
- 从服务器启动；
- 从服务器连接到主机，发送 SYNC 命令；
- 主服务器收到 SYNC 命令后，开始执行 BGSAVE 命令，保持当前快照并生成 RDB 文件，同时在此过程中用缓存区记录下这段时间的执行命令，防止数据丢失；
- 主服务器执行完 BGSAVE 后，向从服务器发送快照文件，并且也在缓存区记录下这个时期执行的命令；
- 从服务器收到快照文件后，丢失所有旧数据，重写载入收到的快照；
- 主服务器快照发送完毕后旧向从服务器发送缓存区里记录下的命令；
- 从服务器完成快照的输入，开始接收命令请求，执行来自主服务器缓冲区的写命令。
运行阶段：
- 主服务器每执行一个命令，就会向从服务器发送相同的命令，这个也叫做增量更新。

实操部分

1
2
3


// 主机 `redis.conf` 文件
role: master    // 角色
connected_slaves: 1     // 从服务器的个数 

1
2
3


// 从机 `redis.conf` 文件
role: slave
replicaof 主机ip 主机port

如果传输的过程中数据丢失了，Redis 会怎样保证数据的可靠性？

从 Redis2.8 开始，就支持了主从复制的断点续传。master 和 slave 都保存一个 replica offset，里面记录了当前数据的偏移量。slave 会定期的向 master 发送此偏移量，并和自己的偏移量比较，从而知道了 slave 是否还差一些数据，并将数据发送过去。

同理，当传输过程中数据丢失时，slave 也只保存了丢失前的偏移量，等一段时间后会自动跟 master 比较当前的偏移量。

在主从模式下，明明一个键过期了，为什么还可能会读到？

因为 Redis 的从库是无法主从区删除已过期的 key。它的实现策略是通过主库去判断该 key 是否过期，若过期，则删除并且向 Slave 发出删除 key 的指令。又由于 Redis 的主库键过期是采用惰性删除的策略（前文有讲），所以，当读从库时，并不会触发过期判断的策略，从而不删除键。

解决方法：

编写一段程序，定期通过 Scan 扫库。扫库的作用是访问 master 里所有的 key，这样就会触发所有 key 的过期检测，从而删除过期的 key。但这样也会极大降低性能。使用 Redis3.2 以上的版本，因为其新增了一个特性来解决这个问题。增加了 key 是否过期以及对主从库的判断，如果 key 已过期，当前访问的Master则返回 null；当前访问的是从库，且执行的是只读命令也返回 null。源码如下：