Redis 是完全开源免费的，是一个高性能的key-value类型的内存数据库。整个数据库统统加载在内存当中进行操作，定期通过异步操作把数据库数据flush到硬盘上进行保存。因为是纯内存操作，Redis的性能非常出色，每秒可以处理超过 10万次读写操作，是已知性能最快的Key-Value DB。

Redis有以下四种架构模式：

单机模式

优点：

• 部署简单；
• 成本低，无备用节点；
• 高性能，单机不需要同步数据，数据天然一致性。

缺点：

• 可靠性保证不是很好，单节点有宕机的风险。
• 单机高性能受限于 CPU 的处理能力，Redis 是单线程的。

单机 Redis 能够承载的 QPS（每秒查询速率）大概在几万左右。取决于业务操作的复杂性，Lua 脚本复杂性就极高。假如是简单的 key value 查询那性能就会很高。

假设上千万、上亿用户同时访问 Redis，QPS 达到 10 万+。这些请求过来，单机 Redis 直接就挂了。系统的瓶颈就出现在 Redis 单机问题上，此时我们可以通过主从复制解决该问题，实现系统的高并发。

主从复制

Redis主从复制原理：

①从数据库向主数据库发送sync(数据同步)命令。

②主数据库接收同步命令后，会保存快照，创建一个RDB文件。

③当主数据库执行完保持快照后，会向从数据库发送RDB文件，而从数据库会接收并载入该文件。

④主数据库将缓冲区的所有写命令发给从服务器执行。

⑤以上处理完之后，之后主数据库每执行一个写命令，都会将被执行的写命令发送给从数据库。可以同步发送也可以异步发送，同步发送可以不用每台都同步，可以配置一台master，一台slave，同时这台salve又作为其他slave的master。异步方式无法保证数据的完整性，比如在异步同步过程中主机突然宕机了，也称这种方式为数据弱一致性。

注意：在Redis2.8之后，主从断开重连后会根据断开之前最新的命令偏移量进行增量复制。

优点：

• Master/Slave 角色方便水平扩展，QPS 增加，增加 Slave 即可；
• 降低 Master 读压力，转交给 Slave 节点；
• 主节点宕机，从节点作为主节点的备份可以随时顶上继续提供服务；

缺点：

• 可靠性保证不是很好，主节点故障便无法提供写入服务；
• 没有解决主节点写的压力；
• 数据冗余（为了高并发、高可用和高性能，一般是允许有冗余存在的）；
• 一旦主节点宕机，从节点晋升成主节点，需要修改应用方的主节点地址，还需要命令所有从节点去复制新的主节点，整个过程需要人工干预；
• 主节点的写能力受到单机的限制；
• 主节点的存储能力受到单机的限制。

哨兵模式

Redis版本：2.8版本及以上

特性：高可用、可扩展性、分布式、容错

哨兵模式工作原理：

当主节点出现故障时，由Redis Sentinel自动完成故障发现和转移，并通知应用方，实现高可用性。哨兵机制建立了多个哨兵节点(进程)，共同监控数据节点的运行状况。同时哨兵节点之间也互相通信，交换对主从节点的监控状况。每隔1秒每个哨兵会向整个集群：Master主服务器+Slave从服务器+其他Sentinel（哨兵）进程，发送一次ping命令做一次心跳检测。这个就是哨兵用来判断节点是否正常的重要依据，涉及两个新的概念：主观下线和客观下线。一个哨兵节点判定主节点down掉是主观下线，只有半数哨兵节点都主观判定主节点down掉，此时多个哨兵节点交换主观判定结果，才会判定主节点客观下线。基本上哪个哨兵节点最先判断出这个主节点客观下线，就会在各个哨兵节点中发起投票机制Raft算法（选举算法），最终被投为领导者的哨兵节点完成主从自动化切换的过程。

优点：

• 哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都有；
• 主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高；
• Sentinel 会不断地检查你的主服务器和从服务器是否运作正常。当被监控的某个 Redis 服务器出现问题时， Sentinel 可以通过 API 向管理员或者其他应用程序发送通知。

缺点：

• 主从切换需要时间，会丢失数据；
• 还是没有解决主节点写的压力；
• 主节点的写能力，存储能力受到单机的限制；
• 动态扩容困难复杂，对于集群，容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

集群模式（主从模式）

redis版本：3.0版本及以上

特性：高可用、可扩展性、分布式、容错

优点：

• (1)无需Sentinel哨兵监控，如果Master挂了，Redis Cluster内部自动将Slave切换Master
• (2)可以进行水平扩容
• (3)支持自动化迁移，当出现某个Slave宕机了，那么就只有Master了，这时候的高可用性就无法很好的保证了，万一Master也宕机了，咋办呢？ 针对这种情况，如果说其他Master有多余的Slave ，集群自动把多余的Slave迁移到没有Slave的Master 中。

缺点：

• (1)批量操作是个坑，不同的key会划分到不同的slot中，因此直接使用mset或者mget等操作是行不通的。如果执行的key数量比较少，就不用mget了，就用串行get操作。如果真的需要执行的key很多，就使用Hashtag保证这些key映射到同一台Redis节点上。
• (2)资源隔离性较差，容易出现相互影响的情况。