Redis持久化、主从复制、哨兵、高可用集群方案

一、Redis简介

Redis 是完全开源免费的，高性能的key-value数据库。Redis有以下三个特点：

• 支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
• 不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
• 支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

二、Redis的持久化

1、RDB：snapshot

RDB持久化是将当前进程中的数据生成快照保存到硬盘(因此也称作快照持久化)，保存的文件后缀是rdb；当Redis重新启动时，可以读取快照文件恢复数据。

二进制格式；按事先定制的策略，周期性地将数据从内存同步至磁盘；数据文件默认为dump.rdb；
客户端显式使用SAVE或BGSAVE命令来手动启动快照保存机制；

• SAVE：同步，即在主线程中保存快照，此时会阻塞所有客户端请求；
• BGSAVE：异步，后台启动快照线程，服务不受影响

相关配置：

#save <seconds> <changes>  触发快照的策略
 
save 900 1   #第一级匹配，达不到就匹配第二级
save 300 10    
save 60 10000 
 
#三个策略满足其中任意一个均会触发快照操作；
900s内至少有一个key有变化，
300s内至少有10个key有变化，
60s内至少有10000个key发生变化；

2、AOF：Append Only File, fsync

记录每次写操作至指定的文件尾部实现的持久化，当redis重启时，可通过重新执行文件中的命令在内存中重建出数据库

相关配置：

• appendonly no ：默认禁用

• appendfilename “appendonly.aof” ：

• appendfsync ：将aof文件的缓冲区数据同步到磁盘，防止故障导致数据丢失，同步频繁会导致I/O负载过大，可以同步方式如下：

• no：不执行主动同步操作，而是OS进行；

• everysec：每秒一次；

• always：每语句一次；

• no-appendfsync-on-rewrite no ：是否在后台执行aof重写期间不调用fsync，默认为no，表示调用；

• auto-aof-rewrite-percentage 100 ：对aof文件变化量的控制

• auto-aof-rewrite-min-size 64mb ：对aof规定大小最小达到64MB才重写

上述两个条件同时满足时，方会触发重写AOF；与上次aof文件大小相比，其增长量超过100%，且大小不少于64MB;

• aof-load-truncated yes ：装载aof文件时如果有残缺部分则自动修剪（清理掉）
• 注意：持久机制本身不能取代备份；应该制订备份策略，对redis库定期备份；

两种存储方式最好不要同时启用，RDB与AOF同时启用特点如下

• (1) BGSAVE和BGREWRITEAOF不会同时进行；
• (2) Redis服务器启动时用持久化的数据文件恢复数据，会优先使用AOF；

三、Redis主从复制

Redis 支持简单且易用的主从复制（master-slave replication）功能， 该功能可以让从服务器(slave server)成为主服务器(master server)的精确复制品。

如果你为master配置了一个slave，不管这个slave是否是第一次连接上Master，它都会发送一个PSYNC命令给master请求复制数据。master收到PSYNC命令后，会在后台进行数据持久化通过bgsave生成最新的rdb快照文件，持久化期间，master会继续接收客户端的请求，它会把这些可能修改数据集的请求缓存在内存中。当持久化进行完毕以后，master会把这份rdb文件数据集发送给slave，slave会把接收到的数据进行持久化生成rdb，然后再加载到内存中。然后，master再将之前缓存在内存中的命令发送给slave。

当master与slave之间的连接由于某些原因而断开时，slave能够自动重连Master，如果master收到了多个slave并发连接请求，它只会进行一次持久化，而不是一个连接一次，然后再把这一份持久化的数据发送给多个并发连接的slave。

四、Redis Sentinel哨兵高可用架构

Redis-Sentinel是Redis官方推荐的高可用性(HA)解决方案，当用Redis做Master-slave的高可用方案时，如果master宕机，Redis自身并不能实现自动进行主备切换，sentinel可以监控复制节点的状态，当主节点宕机后，它能根据选举方式选出后端的一个从节点作为新的master，sentinel还能监控多个master-slave集群，发现master宕机后能进行自动切换。

同时，sentinel本身也存在单点问题，通常sentinel也是一个集群，因此，redis的复制集群通常是下面的结构：

sentinel哨兵是特殊的redis服务，不提供读写服务，主要用来监控redis实例节点。

哨兵架构下client端第一次从哨兵找出redis的主节点，后续就直接访问redis的主节点，不会每次都通过sentinel代理访问redis的主节点，当redis的主节点发生变化，哨兵会第一时间感知到，并且将新的redis主节点通知给client端(这里面redis的client端一般都实现了订阅功能，订阅sentinel发布的节点变动消息)。

五、Redis高可用集群

Redis 集群是一个可以在多个 Redis 节点之间进行数据共享的设施。

Redis 集群通过分区（partition）来提供一定程度的可用性（availability）： 即使集群中有一部分节点失效或者无法进行通讯， 集群也可以继续处理命令请求。

Redis 集群使用数据分片（sharding）而非一致性哈希（consistency hashing）来实现： 一个 Redis 集群包含 16384 个哈希槽（hash slot）， 数据库中的每个键都属于这 16384 个哈希槽的其中一个， 集群使用公式 CRC16(key) % 16384 来计算键 key 属于哪个槽， 其中 CRC16(key) 语句用于计算键 key 的 CRC16 校验和 。

为了使得集群在一部分节点下线或者无法与集群的大多数（majority）节点进行通讯的情况下， 仍然可以正常运作， Redis 集群对节点使用了主从复制功能： 集群中的每个节点都有 1 个至 N 个复制品（replica）， 其中一个复制品为主节点（master）， 而其余的 N-1 个复制品为从节点（slave）。

参考文档： Redis命令参考