Redis集群一般有5種：

1，主從復(fù)制

2，哨兵模式

3，Redis官方提供的Cluster集群模式(服務(wù)端)

4，Jedis sharding集群(客戶端sharding)

5,利用中間件代理，比如豌豆莢的codis等

介紹完他們的模式，現(xiàn)在來分析一下他們的原理：

主從復(fù)制(Master-Slave Replication):

實現(xiàn)主從復(fù)制(Master-Slave Replication)的工作原理：Slave從節(jié)點服務(wù)啟動并連接到Master之后，它將主動發(fā)送一個SYNC命令。Master服務(wù)主節(jié)點收到同步命令后將啟動后臺存盤進(jìn)程，同時收集所有接收到的用于修改數(shù)據(jù)集的命令，在后臺進(jìn)程執(zhí)行完畢后，Master將傳送整個數(shù)據(jù)庫文件到Slave，以完成一次完全同步。而Slave從節(jié)點服務(wù)在接收到數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)之后將其存盤并加載到內(nèi)存中。此后，Master主節(jié)點繼續(xù)將所有已經(jīng)收集到的修改命令，和新的修改命令依次傳送給Slaves，Slave將在本次執(zhí)行這些數(shù)據(jù)修改命令，從而達(dá)到最終的數(shù)據(jù)同步。

如果Master和Slave之間的鏈接出現(xiàn)斷連現(xiàn)象，Slave可以自動重連Master，但是在連接成功之后，一次完全同步將被自動執(zhí)行。

主從復(fù)制配置

修改從節(jié)點的配置文件：slaveof masterip masterport

如果設(shè)置了密碼，就要設(shè)置：masterauth master-password

哨兵模式:

該模式是從Redis的2.6版本開始提供的，但是當(dāng)時這個版本的模式是不穩(wěn)定的，直到Redis的2.8版本以后，這個哨兵模式才穩(wěn)定下來，無論是主從模式，還是哨兵模式，這兩個模式都有一個問題，不能水平擴容，并且這兩個模式的高可用特性都會受到Master主節(jié)點內(nèi)存的限制。

Sentinel(哨兵)進(jìn)程是用于監(jiān)控redis集群中Master主服務(wù)器工作的狀態(tài)，在Master主服務(wù)器發(fā)生故障的時候，可以實現(xiàn)Master和Slave服務(wù)器的切換，保證系統(tǒng)的高可用。

Sentinel(哨兵)進(jìn)程的作用

監(jiān)控(Monitoring): 哨兵(sentinel) 會不斷地檢查你的Master和Slave是否運作正常。

提醒(Notification)：當(dāng)被監(jiān)控的某個Redis節(jié)點出現(xiàn)問題時, 哨兵(sentinel) 可以通過 API 向管理員或者其他應(yīng)用程序發(fā)送通知。

自動故障遷移(Automatic failover)：當(dāng)一個Master不能正常工作時，哨兵(sentinel) 會開始一次自動故障遷移操作，它會將失效Master的其中一個Slave升級為新的Master, 并讓失效Master的其他Slave改為復(fù)制新的Master；當(dāng)客戶端試圖連接失效的Master時，集群也會向客戶端返回新Master的地址，使得集群可以使用現(xiàn)在的Master替換失效Master。Master和Slave服務(wù)器切換后，Master的redis.conf、Slave的redis.conf和sentinel.conf的配置文件的內(nèi)容都會發(fā)生相應(yīng)的改變，即，Master主服務(wù)器的redis.conf配置文件中會多一行slaveof的配置，sentinel.conf的監(jiān)控目標(biāo)會隨之調(diào)換。

Sentinel(哨兵)進(jìn)程的工作方式

每個Sentinel(哨兵)進(jìn)程以每秒鐘一次的頻率向整個集群中的Master主服務(wù)器，Slave從服務(wù)器以及其他Sentinel(哨兵)進(jìn)程發(fā)送一個 PING 命令。

如果一個實例(instance)距離最后一次有效回復(fù) PING 命令的時間超過 down-after-milliseconds 選項所指定的值， 則這個實例會被 Sentinel(哨兵)進(jìn)程標(biāo)記為主觀下線(SDOWN)

如果一個Master主服務(wù)器被標(biāo)記為主觀下線(SDOWN)，則正在監(jiān)視這個Master主服務(wù)器的所有 Sentinel(哨兵)進(jìn)程要以每秒一次的頻率確認(rèn)Master主服務(wù)器的確進(jìn)入了主觀下線狀態(tài)

當(dāng)有足夠數(shù)量的 Sentinel(哨兵)進(jìn)程(大于等于配置文件指定的值)在指定的時間范圍內(nèi)確認(rèn)Master主服務(wù)器進(jìn)入了主觀下線狀態(tài)(SDOWN)， 則Master主服務(wù)器會被標(biāo)記為客觀下線(ODOWN)

在一般情況下， 每個 Sentinel(哨兵)進(jìn)程會以每 10 秒一次的頻率向集群中的所有Master主服務(wù)器、Slave從服務(wù)器發(fā)送 INFO 命令。

當(dāng)Master主服務(wù)器被 Sentinel(哨兵)進(jìn)程標(biāo)記為客觀下線(ODOWN)時，Sentinel(哨兵)進(jìn)程向下線的 Master主服務(wù)器的所有 Slave從服務(wù)器發(fā)送 INFO 命令的頻率會從 10 秒一次改為每秒一次。

若沒有足夠數(shù)量的 Sentinel(哨兵)進(jìn)程同意 Master主服務(wù)器下線， Master主服務(wù)器的客觀下線狀態(tài)就會被移除。若 Master主服務(wù)器重新向 Sentinel(哨兵)進(jìn)程發(fā)送 PING 命令返回有效回復(fù)，Master主服務(wù)器的主觀下線狀態(tài)就會被移除。

Redis官方 Cluster集群模式

Redis Cluster是一種服務(wù)器Sharding技術(shù)，3.0版本開始正式提供。

在這個圖中，每一個藍(lán)色的圈都代表著一個redis的服務(wù)器節(jié)點。它們?nèi)魏蝺蓚€節(jié)點之間都是相互連通的。客戶端可以與任何一個節(jié)點相連接，然后就可以訪問集群中的任何一個節(jié)點。對其進(jìn)行存取和其他操作。

Redis集群數(shù)據(jù)分片

在redis的每一個節(jié)點上，都有這么兩個東西，一個是插槽(slot)可以理解為是一個可以存儲兩個數(shù)值的一個變量這個變量的取值范圍是：0-16383。還有一個就是cluster我個人把這個cluster理解為是一個集群管理的插件。當(dāng)我們的存取的key到達(dá)的時候，redis會根據(jù)crc16的算法得出一個結(jié)果，然后把結(jié)果對 16384 求余數(shù)，這樣每個 key 都會對應(yīng)一個編號在 0-16383 之間的哈希槽，通過這個值，去找到對應(yīng)的插槽所對應(yīng)的節(jié)點，然后直接自動跳轉(zhuǎn)到這個對應(yīng)的節(jié)點上進(jìn)行存取操作。

Jedis sharding集群

Redis Sharding可以說是在Redis cluster出來之前業(yè)界普遍的采用方式，其主要思想是采用hash算法將存儲數(shù)據(jù)的key進(jìn)行hash散列，這樣特定的key會被定為到特定的節(jié)點上。

慶幸的是，Java Redis客戶端驅(qū)動Jedis已支持Redis Sharding功能，即ShardedJedis以及結(jié)合緩存池的ShardedJedisPool

Jedis的Redis Sharding實現(xiàn)具有如下特點：

采用一致性哈希算法，將key和節(jié)點name同時hashing，然后進(jìn)行映射匹配，采用的算法是MURMUR_HASH。采用一致性哈希而不是采用簡單類似哈希求模映射的主要原因是當(dāng)增加或減少節(jié)點時，不會產(chǎn)生由于重新匹配造成的rehashing。一致性哈希只影響相鄰節(jié)點key分配，影響量小。

為了避免一致性哈希只影響相鄰節(jié)點造成節(jié)點分配壓力，ShardedJedis會對每個Redis節(jié)點根據(jù)名字(沒有，Jedis會賦予缺省名字)會虛擬化出160個虛擬節(jié)點進(jìn)行散列。根據(jù)權(quán)重weight，也可虛擬化出160倍數(shù)的虛擬節(jié)點。用虛擬節(jié)點做映射匹配，可以在增加或減少Redis節(jié)點時，key在各Redis節(jié)點移動再分配更均勻，而不是只有相鄰節(jié)點受影響。

ShardedJedis支持keyTagPattern模式，即抽取key的一部分keyTag做sharding，這樣通過合理命名key，可以將一組相關(guān)聯(lián)的key放入同一個Redis節(jié)點，這在避免跨節(jié)點訪問相關(guān)數(shù)據(jù)時很重要。

利用中間件代理

中間件的作用是將我們需要存入redis中的數(shù)據(jù)的key通過一套算法計算得出一個值。然后根據(jù)這個值找到對應(yīng)的redis節(jié)點，將這些數(shù)據(jù)存在這個redis的節(jié)點中。

常用的中間件有這幾種

Twemproxy

Codis

nginx

總結(jié)

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