redis包含三种集群策略

主从复制

哨兵

集群

主从复制

在主从复制中，数据库分为俩类，主数据库(master)和从数据库(slave)。其中主从复制有如下特点：

主数据库可以进行读写操作，当读写操作导致数据变化时会自动将数据同步给从数据库

从数据库一般都是只读的，并且结束主数据库同步过来的数据

一个master可以拥有多个slave，但是一个slave只能对应一个master

主从复制工作机制

当slave启动后，主动向master发送SYNC命令。master接收到SYNC命令后在后台保存快照（RDB持久化）和缓存保存快照这段时间的命令，然后将保存的快照文件和缓存的命令发送给slave。slave接收到快照文件和命令后加载快照文件和缓存的执行命令。

复制初始化后，master每次接收到的写命令都会同步发送给slave，保证主从数据一致性。

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哨兵

在redis2.6以后提供了一个"哨兵"的机制,哨兵的作用是监控 redis系统的运行状况，他的功能如下：

- 监控主从数据库是否正常运行

- master出现故障时，自动将slave转化为master

- 多哨兵配置的时候，哨兵之间也会自动监控

- 多个哨兵可以监控同一个redis

哨兵工作机制

哨兵进程启动时会读取配置文件的内容，通过sentinel monitor master-name ip port quorum查找到master的ip端口。一个哨兵可以监控多个master数据库，只需要提供多个该配置项即可。

同事配置文件还定义了与监控相关的参数，比如master多长时间无响应即即判定位为下线。

哨兵启动后，会与要监控的master建立俩条连接：

一条连接用来订阅master的_sentinel_:hello频道与获取其他监控该master的哨兵节点信息

另一条连接定期向master发送INFO等命令获取master本身的信息

与master建立连接后，哨兵会执行三个操作，这三个操作的发送频率都可以在配置文件中配置：

定期向master和slave发送INFO命令

定期向master个slave的sentinel:hello频道发送自己的信息

定期向master、slave和其他哨兵发送PING命令

这三个操作的意义非常重大，发送INFO命令可以获取当前数据库的相关信息从而实现新节点的自动发现。所以说哨兵只需要配置master数据库信息就可以自动发现其slave信息。获取到slave信息后，哨兵也会与slave建立俩条连接执行监控。通过INFO命令，哨兵可以获取主从数据库的最新信息，并进行相应的操作，比如角色变更等。

接下来哨兵向主从数据库的sentinel:hello频道发送信息与同样监控这些数据库的哨兵共享自己的信息，发送内容为哨兵的ip端口、运行id、配置版本、master名字、master的ip端口还有master的配置版本。这些信息有以下用处：

其他哨兵可以通过该信息判断发送者是否是新发现的哨兵，如果是的话会创建一个到该哨兵的连接用于发送PIN命令。

其他哨兵通过该信息可以判断master的版本，如果该版本高于直接记录的版本，将会更新

当实现了自动发现slave和其他哨兵节点后，哨兵就可以通过定期发送PING命令定时监控这些数据库和节点有没有停止服务。发送频率可以配置，但是最长间隔时间为1s，可以通过sentinel down-after-milliseconds mymaster 600设置。

如果被ping的数据库或者节点超时未回复，哨兵任务其主观下线。如果下线的是master，哨兵会向其他哨兵点发送命令询问他们是否也认为该master主观下线，如果达到一定数目（即配置文件中的quorum）投票，哨兵会认为该master已经客观下线，并选举领头的哨兵节点对主从系统发起故障恢复。

如上文所说，哨兵认为master客观下线后，故障恢复的操作需要由选举的领头哨兵执行，选举采用Raft算法：

1. 发现master下线的哨兵节点（我们称他为A）向每个哨兵发送命令，要求对方选自己为领头哨兵

2. 如果目标哨兵节点没有选过其他人，则会同意选举A为领头哨兵

3. 如果有超过一半的哨兵同意选举A为领头，则A当选

4. 如果有多个哨兵节点同时参选领头，此时有可能存在一轮投票无竞选者胜出，此时每个参选的节点等待一个随机时间后再次发起参选请求，进行下一轮投票精选，直至选举出领头哨兵

选出领头哨兵后，领头者开始对进行故障恢复，从出现故障的master的从数据库中挑选一个来当选新的master,选择规则如下：

所有在线的slave中选择优先级最高的，优先级可以通过slave-priority配置

如果有多个最高优先级的slave，则选取复制偏移量最大（即复制越完整）的当选

如果以上条件都一样，选取id最小的slave

挑选出需要继任的slaver后，领头哨兵向该数据库发送命令使其升格为master，然后再向其他slave发送命令接受新的master，最后更新数据。将已经停止的旧的master更新为新的master的从数据库，使其恢复服务后以slave的身份继续运行。

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集群

即 Redis Cluster，是 Redis 3.0 开始引入的分布式存储方案。集群由多个节点(Node)组成，Redis 的数据分布在这些节点中。

集群中的节点分为主节点和从节点：只有主节点负责读写请求和集群信息的维护；从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

集群的作用，可以归纳为两点：

数据分区

数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能。集群将数据分散到多个节点：

● 一方面突破了 Redis 单机内存大小的限制，存储容量大大增加。

● 另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力。

Redis 单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及。

例如，如果单机内存太大，bgsave 和 bgrewriteaof 的 fork 操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

高可用

集群支持主从复制和主节点的自动故障转移（与哨兵类似），当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。本文内容基于 Redis 3.0.6。