Redis的四种模式：单机、主从、哨兵、集群

柔光的暖阳◎ 2023-01-19 12:48 20阅读 0赞

# 1. 单机模式 #

## 优点 ##

1.  部署简单，0成本。
2.  成本低，没有备用节点，不需要其他的开支。
3.  高性能，单机不需要同步数据，数据天然一致性。

## 缺点 ##

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

单机模式选择需要根据自己的业务场景去选择，如果需要很高的性能、可靠性，单机就不太合适了。

# 2. 主从模式 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5MTk4NzQ5_size_16_color_FFFFFF_t_70]

1.  即：主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器；
2.  前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；
3.  数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。
4.  主从模式配置很简单，只需要在从节点配置主节点的ip和端口号即可。

slaveof <masterip> <masterport># 例如# slaveof 192.168.1.214 6379

1.  主从模式在很多系统设计时都会考虑，一个master挂在多个slave节点，当master服务宕机，会选举产生一个新的master节点，从而保证服务的高可用性。

## 优点 ##

1.  一旦 主节点宕机，从节点 作为 主节点 的 备份 可以随时顶上来；
2.  扩展 主节点 的 读能力，分担主节点读压力；
3.  高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵模式和集群模式能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基石。

## 缺点 ##

1.  master和slave的数据都是一样的，有数据冗余问题；（为了高可用性和高性能，是允许有冗余存在的）
2.  一旦 主节点宕机，从节点 晋升成 主节点，同时需要修改 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。
3.  主节点 的 写能力 受到 单机的限制；
4.  主节点 的 存储能力 受到 单机的限制；

# 3. 哨兵模式 #

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5MTk4NzQ5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

刚刚提到了，主从模式，当主节点宕机之后，从节点是可以作为主节点顶上来，继续提供服务的。但是有一个问题，主节点的IP已经变动了，此时应用服务还是拿着原主节点的地址去访问，这很显然是会有问题的。于是，引入了哨兵模式。

在主从的基础上，**哨兵实现了自动化的故障恢复**

如上图，哨兵模式由两部分组成，哨兵节点和数据节点：

1.  哨兵节点：由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据；
2.  数据节点：主节点和从节点都是数据节点。

访问redis集群的数据都是通过哨兵集群的，哨兵监控整个redis集群。一旦发现redis集群出现了问题，比如刚刚说的主节点挂了，从节点会顶上来。但是主节点地址变了，这时候应用服务无感知，也不用更改访问地址，因为哨兵才是和应用服务做交互的。

哨兵很好的解决了故障转移，在高可用方面又上升了一个台阶，除此外还有一些其他功能：主节点存活检测、主从运行情况检测、主从切换。

Redis的Sentinel最小配置是 一主一从。

## 优点 ##

1.  哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有
2.  主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高
3.  Sentinel 会不断的检查 主服务器 和 从服务器 是否正常运行。当被监控的某个 Redis 服务器出现问题，Sentinel 通过API脚本向管理员或者其他的应用程序发送通知。

## 缺点 ##

1.  Redis较难支持在线扩容，对于集群，容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。

# 4. 集群模式 #

主从不能解决故障自动恢复问题，哨兵已经可以解决故障自动恢复了，那到底为啥还要集群模式呢？

主从和哨兵都还有另外一些问题没有解决，单个节点的存储能力是有上限，访问能力是有上限的。

Redis Cluster 集群模式具有 高可用、可扩展性、分布式、容错等特性。

## 原理 ##

通过数据分片的方式来进行数据共享问题，同时提供数据复制和故障转移功能。

之前的两种模式数据都是在一个节点上的，单个节点存储是存在上限的。集群模式就是把数据进行分片存储，当一个分片数据达到上限的时候，就分成多个分片。

## 如何分片？ ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5MTk4NzQ5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

集群的键空间被分割为16384个slots（即hash槽），通过hash的方式将数据分到不同的分片上的。

HASH\_SLOT = CRC16(key) & 16384

CRC16是一种循环校验算法，这里不是我们研究的重点，有兴趣可以看看。

这里用了位运算得到取模结果，位运算的速度高于取模运算

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM5MTk4NzQ5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221021/f39f3b49bc7e458284e44e1929410d56.png
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