相关面试题可以参考
1 缓存雪崩
在同一时间类,缓存大部分失效, 导致数据库并发压力过大挂掉
场景: 应用启动时,没有进行缓存; 所有缓存都设置的是同一时间; 缓存服务挂掉了
缓存预热 : 是在应用启动后先不对外提供服务, 可以写一些方法去调用接口触发缓存
互斥锁: 锁方法或锁key, 只允许一个请求去查询db, 其它请求进行排队,类似于synchronized; 分布式场景下则使用分布式锁
2 缓存击穿
缓存中没有, 数据库中存在的数据(一般是缓存时间到期),导致并发情况下,数据库压力过大 .
缓存击穿是同一条数据没有缓存, 区别于缓存雪崩是指所有缓存数据失效
解决方案: 1 设置热点数据永远不过期; 2 增加互斥锁(分布式环境则增加分布式锁)
3 缓存穿透
缓存中和数据库中都没有的数据, 导致所有请求都落在数据库上, 给数据库造成压力
解决方案:
4 高可用方案
4.1 redis主从
4.2 哨兵模式(目前用的比较多)
4.3 Redis Sharding模式
4.4 Redis Cluster
5 Redis持久化操作
RDB和AOF两种持久化方式
5.1 RDB是fork一个子进程在指定的时间间隔内将整个redis数据库的保存在一个dump.rdb文件,以二进制的形式压缩存储
优点: 方便备份,性能高,子进程去操作IO不会影响主进程;
缺点: 不严谨,因为是指定时间间隔内进行持久化,可能会丢失数据;
5.2 AOF方式是通过写和删除的操作日志来进行持久化,但是不会记录查询操作日志; 以文本的形式记录
优点:
可以通过append模式进行追加命令,如果宕机了, 不会影响到之前保存的;更安全
支持三种同步策略: 每秒同步,每修改同步,不同步
缺点:
AOF文件比RDB文件更大,
数据集大时运行效率比RDB慢
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RDB快照(snapshot)
在默认情况下, Redis 将内存数据库快照保存在名字为 dump.rdb 的二进制文件中。
你可以对 Redis 进行设置, 让它在“ N 秒内数据集至少有 M 个改动”这一条件被满足时, 自动保存一次数据集。
比如说, 以下设置会让 Redis 在满足“ 60 秒内有至少有 1000 个键被改动”这一条件时, 自动保存一次数据集:
# save 60 1000 //关闭RDB只需要将所有的save保存策略注释掉即可
还可以手动执行命令生成RDB快照,进入redis客户端执行命令save或bgsave可以生成dump.rdb文件,每次命令执行都会将所有redis内存快照到一个新的rdb文件里,并覆盖原有rdb快照文件。
bgsave的写时复制(COW)机制
Redis 借助操作系统提供的写时复制技术(Copy-On-Write, COW),在生成快照的同时,依然可以正常处理写命令。简单来说,bgsave 子进程是由主线程 fork 生成的,可以共享主线程的所有内存数据。bgsave 子进程运行后,开始读取主线程的内存数据,并把它们写入 RDB 文件。此时,如果主线程对这些数据也都是读操作,那么,主线程和 bgsave 子进程相互不影响。但是,如果主线程要修改一块数据,那么,这块数据就会被复制一份,生成该数据的副本。然后,bgsave 子进程会把这个副本数据写入 RDB 文件,而在这个过程中,主线程仍然可以直接修改原来的数据。
save与bgsave对比:
命令
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save
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bgsave
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IO类型
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同步
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异步
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是否阻塞redis其它命令
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是
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否(在生成子进程执行调用fork函数时会有短暂阻塞)
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复杂度
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O(n)
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O(n)
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优点
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不会消耗额外内存
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不阻塞客户端命令
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缺点
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阻塞客户端命令
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需要fork子进程,消耗内存
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配置自动生成rdb文件后台使用的是bgsave方式。
AOF(append-only file)
快照功能并不是非常耐久(durable): 如果 Redis 因为某些原因而造成故障停机, 那么服务器将丢失最近写入、且仍未保存到快照中的那些数据。从 1.1 版本开始, Redis 增加了一种完全耐久的持久化方式: AOF 持久化,将修改的每一条指令记录进文件appendonly.aof中(先写入os cache,每隔一段时间fsync到磁盘)
你可以配置 Redis 多久才将数据 fsync 到磁盘一次。
有三个选项:
appendfsync always:每次有新命令追加到 AOF 文件时就执行一次 fsync ,非常慢,也非常安全。
appendfsync everysec:每秒 fsync 一次,足够快,并且在故障时只会丢失 1 秒钟的数据。
appendfsync no:从不 fsync ,将数据交给操作系统来处理。更快,也更不安全的选择。
推荐(并且也是默认)的措施为每秒 fsync 一次, 这种 fsync 策略可以兼顾速度和安全性
AOF文件里可能有太多没用指令,所以AOF会定期根据内存的最新数据生成aof文件, 例如:
incr readCount
incr readCount
incr readCount
可以重写为:
set readCount 3
如下两个配置可以控制AOF自动重写频率
# auto-aof-rewrite-min-size 64mb //aof文件至少要达到64M才会自动重写,文件太小恢复速度本来就很快,重写的意义不大
# auto-aof-rewrite-percentage 100 //aof文件自上一次重写后文件大小增长了100%则再次触发重写
注意,AOF重写redis会fork出一个子进程去做(与bgsave命令类似),不会对redis正常命令处理有太多影响
RDB 和 AOF ,我应该用哪一个?
命令
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RDB
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AOF
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启动优先级
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低
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高
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体积
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小
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大
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恢复速度
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快
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慢
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数据安全性
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容易丢数据
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根据策略决定
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如果开启了混合持久化,AOF在重写时,不再是单纯将内存数据转换为RESP命令写入AOF文件,而是将重写这一刻之前的内存做RDB快照处理,并且将RDB快照内容和增量的AOF修改内存数据的命令存在一起,都写入新的AOF文件,新的文件一开始不叫appendonly.aof,等到重写完新的AOF文件才会进行改名,覆盖原有的AOF文件,完成新旧两个AOF文件的替换。
于是在 Redis 重启的时候,可以先加载 RDB 的内容,然后再重放增量 AOF 日志就可以完全替代之前的 AOF 全量文件重放,因此重启效率大幅得到提升。
混合持久化AOF文件结构如下
Redis数据备份策略:
- 写crontab定时调度脚本,每小时都copy一份rdb或aof的备份到一个目录中去,仅仅保留最近48小时的备份
- 每天都保留一份当日的数据备份到一个目录中去,可以保留最近1个月的备份
- 每次copy备份的时候,都把太旧的备份给删了
- 每天晚上将当前机器上的备份复制一份到其他机器上,以防机器损坏
6 如何保证数据一致性
最简单的方式是先删除缓存, 再查数据库; 当然这也不是绝对的安全; 具体其它更好的方式暂时省略
7 redis线程模型, 单线程为何速度快?
8 Redis有哪些数据结构和以及这些数据结构的应用场景
redis总共有9种数据结构, 常用的数据结构 string, list, set, hash, zset
9
10.
11. 缓存中热点数据过多如何解决占用内存问题
12 bitMap过滤器
会对key进行hash然后与bitmap数组长度取模得到一个位置,然后存储在bitmap中,会落到这个bitmap的多个bit位上,然后更新这些bit位为1.
bitmap缓存了所有的key
只要有一个位为 0,那么说明布隆过滤器中这个key 不存在。如果都是 1,这并不能说明这个 key 就一定存在,只是极有可能存在
,因为这些位被置为 1 可能是因为其它的 key 存在所致。如果这个位数组长度比较大,存在概率就会很大,如果这个位数组长度比较小,存在概率就会降低。
这种方法适用于数据命中不高、 数据相对固定、 实时性低(通常是数据集较大) 的应用场景
注意:布隆过滤器不能删除数据,如果要删除得重新初始化数据
13 Redis对于过期键有三种清除策略
Redis对于过期键有三种清除策略:
- 被动删除:当读/写一个已经过期的key时,会触发惰性删除策略,直接删除掉这个过期key
- 主动删除:由于惰性删除策略无法保证冷数据被及时删掉,所以Redis会定期(默认每100ms)主动淘汰一批已过期的key,这里的一批只是部分过期key,所以可能会出现部分key已经过期但还没有被清理掉的情况,导致内存并没有被释放
- 当前已用内存超过maxmemory限定时,触发主动清理策略
主动清理策略在Redis 4.0 之前一共实现了 6 种内存淘汰策略,在 4.0 之后,又增加了 2 种策略,总共8种:
a) 针对设置了过期时间的key做处理:
- volatile-ttl:在筛选时,会针对设置了过期时间的键值对,根据过期时间的先后进行删除,越早过期的越先被删除。
- volatile-random:就像它的名称一样,在设置了过期时间的键值对中,进行随机删除。
- volatile-lru:会使用 LRU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。
- volatile-lfu:会使用 LFU 算法筛选设置了过期时间的键值对删除。
b) 针对所有的key做处理:
- allkeys-random:从所有键值对中随机选择并删除数据。
- allkeys-lru:使用 LRU 算法在所有数据中进行筛选删除。
- allkeys-lfu:使用 LFU 算法在所有数据中进行筛选删除。
c) 不处理:
- noeviction:不会剔除任何数据,拒绝所有写入操作并返回客户端错误信息"(error) OOM command not allowed when used memory",此时Redis只响应读操作。
LRU 算法(Least Recently Used,最近最少使用)
淘汰很久没被访问过的数据,以最近一次访问时间作为参考。
LFU 算法(Least Frequently Used,最不经常使用)
淘汰最近一段时间被访问次数最少的数据,以次数作为参考。
当存在热点数据时,LRU的效率很好,但偶发性的、周期性的批量操作会导致LRU命中率急剧下降,缓存污染情况比较严重。这时使用LFU可能更好点。
根据自身业务类型,配置好maxmemory-policy(默认是noeviction),推荐使用volatile-lru。如果不设置最大内存,当 Redis 内存超出物理内存限制时,内存的数据会开始和磁盘产生频繁的交换 (swap),会让 Redis 的性能急剧下降。
当Redis运行在主从模式时,只有主结点才会执行过期删除策略,然后把删除操作”del key”同步到从结点删除数据。
14 缓存与数据库双写不一致
在大并发下,同时操作数据库与缓存会存在数据不一致性问题
1、双写不一致情况
2、读写并发不一致
解决方案:
1、对于并发几率很小的数据(如个人维度的订单数据、用户数据等),这种几乎不用考虑这个问题,很少会发生缓存不一致,可以给缓存数据加上过期时间,每隔一段时间触发读的主动更新即可。
2、就算并发很高,如果业务上能容忍短时间的缓存数据不一致(如商品名称,商品分类菜单等),缓存加上过期时间依然可以解决大部分业务对于缓存的要求。
3、如果不能容忍缓存数据不一致,可以通过加分布式读写锁保证并发读写或写写的时候按顺序排好队,读读的时候相当于无锁。
4、也可以用阿里开源的canal通过监听数据库的binlog日志及时的去修改缓存,但是引入了新的中间件,增加了系统的复杂度。
总结:
以上我们针对的都是读多写少的情况加入缓存提高性能,如果写多读多的情况又不能容忍缓存数据不一致,那就没必要加缓存了,可以直接操作数据库。当然,如果数据库抗不住压力,还可以把缓存作为数据读写的主存储,异步将数据同步到数据库,数据库只是作为数据的备份。
放入缓存的数据应该是对实时性、一致性要求不是很高的数据。切记不要为了用缓存,同时又要保证绝对的一致性做大量的过度设计和控制,增加系统复杂性!
15 Redis的单线程和高性能
Redis是单线程吗?
Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的,这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能,比如持久化、异步删除、集群数据同步等,其实是由额外的线程执行的。
Redis 单线程为什么还能这么快?
因为它所有的数据都在内存中,所有的运算都是内存级别的运算,而且单线程避免了多线程的切换性能损耗问题。正因为 Redis 是单线程,所以要小心使用 Redis 指令,对于那些耗时的指令(比如keys),一定要谨慎使用,一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。
Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接?
Redis的IO多路复用:redis利用epoll来实现IO多路复用,将连接信息和事件放到队列中,依次放到文件事件分派器,事件分派器将事件分发给事件处理器。
16. Redis主从架构
1、复制一份redis.conf文件
2、将相关配置修改为如下值:
port 6380
pidfile /var/run/redis_6380.pid # 把pid进程号写入pidfile配置的文件
logfile "6380.log"
dir /usr/local/redis-5.0.3/data/6380 # 指定数据存放目录
# 需要注释掉bind
# bind 127.0.0.1(bind绑定的是自己机器网卡的ip,如果有多块网卡可以配多个ip,代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问,内网一般可以不配置bind,注释掉即可)
3、配置主从复制
replicaof 192.168.0.60 6379 # 从本机6379的redis实例复制数据,Redis 5.0之前使用slaveof
replica-read-only yes # 配置从节点只读
Redis主从工作原理
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。
主从复制(全量复制)流程图:
数据部分复制
当master和slave断开重连后,一般都会对整份数据进行复制。但从redis2.8版本开始,redis改用可以支持部分数据复制的命令PSYNC去master同步数据,slave与master能够在网络连接断开重连后只进行部分数据复制(断点续传)。
master会在其内存中创建一个复制数据用的缓存队列,缓存最近一段时间的数据,master和它所有的slave都维护了复制的数据下标offset和master的进程id,因此,当网络连接断开后,slave会请求master继续进行未完成的复制,从所记录的数据下标开始。如果master进程id变化了,或者从节点数据下标offset太旧,已经不在master的缓存队列里了,那么将会进行一次全量数据的复制。
主从复制(部分复制,断点续传)流程图:
如果有很多从节点,为了缓解主从复制风暴(多个从节点同时复制主节点导致主节点压力过大),可以做如下架构,让部分从节点与从节点(与主节点同步)同步数据
17. Redis哨兵高可用架构
在redis3.0以前的版本要实现集群一般是借助哨兵sentinel工具来监控master节点的状态,如果master节点异常,则会做主从切换,将某一台slave作为master,哨兵的配置略微复杂,并且性能和高可用性等各方面表现一般,特别是在主从切换的瞬间存在访问瞬断的情况,而且哨兵模式只有一个主节点对外提供服务,没法支持很高的并发,且单个主节点内存也不宜设置得过大,否则会导致持久化文件过大,影响数据恢复或主从同步的效率
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)
redis哨兵架构搭建步骤:
1、复制一份sentinel.conf文件
cp sentinel.conf sentinel-26379.conf
2、将相关配置修改为如下值:
port 26379
daemonize yes
pidfile "/var/run/redis-sentinel-26379.pid"
logfile "26379.log"
dir "/usr/local/redis-5.0.3/data"
# sentinel monitor <master-redis-name> <master-redis-ip> <master-redis-port> <quorum>
# quorum是一个数字,指明当有多少个sentinel认为一个master失效时(值一般为:sentinel总数/2 + 1),master才算真正失效
sentinel monitor mymaster 192.168.0.60 6379 2 # mymaster这个名字随便取,客户端访问时会用到
sentinel集群都启动完毕后,会将哨兵集群的元数据信息写入所有sentinel的配置文件里去(追加在文件的最下面),我们查看下如下配置文件sentinel-26379.conf,如下所示:
sentinel known-replica mymaster 192.168.0.60 6380 #代表redis主节点的从节点信息
sentinel known-replica mymaster 192.168.0.60 6381 #代表redis主节点的从节点信息
sentinel known-sentinel mymaster 192.168.0.60 26380 52d0a5d70c1f90475b4fc03b6ce7c3c56935760f #代表感知到的其它哨兵节点
sentinel known-sentinel mymaster 192.168.0.60 26381 e9f530d3882f8043f76ebb8e1686438ba8bd5ca6 #代表感知到的其它哨兵节点
当redis主节点如果挂了,哨兵集群会重新选举出新的redis主节点,同时会修改所有sentinel节点配置文件的集群元数据信息,比如6379的redis如果挂了,假设选举出的新主节点是6380,则sentinel文件里的集群元数据信息会变成如下所示:
sentinel known-replica mymaster 192.168.0.60 6379 #代表主节点的从节点信息
sentinel known-replica mymaster 192.168.0.60 6381 #代表主节点的从节点信息
sentinel known-sentinel mymaster 192.168.0.60 26380 52d0a5d70c1f90475b4fc03b6ce7c3c56935760f #代表感知到的其它哨兵节点
sentinel known-sentinel mymaster 192.168.0.60 26381 e9f530d3882f8043f76ebb8e1686438ba8bd5ca6 #代表感知到的其它哨兵节点
同时还会修改sentinel文件里之前配置的mymaster对应的6379端口,改为6380
sentinel monitor mymaster 192.168.0.60 6380 2
当6379的redis实例再次启动时,哨兵集群根据集群元数据信息就可以将6379端口的redis节点作为从节点加入集群
18. 高可用集群模式
redis集群是一个由多个主从节点群组成的分布式服务器群,它具有复制、高可用和分片特性。Redis集群不需要sentinel哨兵·也能完成节点移除和故障转移的功能。需要将每个节点设置成集群模式,这种集群模式没有中心节点,可水平扩展,据官方文档称可以线性扩展到上万个节点(官方推荐不超过1000个节点)。redis集群的性能和高可用性均优于之前版本的哨兵模式,且集群配置非常简单
redis集群需要至少三个master节点,我们这里搭建三个master节点,并且给每个master再搭建一个slave节点,总共6个redis节点,这里用三台机器部署6个redis实例,每台机器一主一从,搭建集群的步骤如下
第一步:在第一台机器的/usr/local下创建文件夹redis-cluster,然后在其下面分别创建2个文件夾如下
(1)mkdir -p /usr/local/redis-cluster
(2)mkdir 8001 8004
第一步:把之前的redis.conf配置文件copy到8001下,修改如下内容:
(1)daemonize yes
(2)port 8001(分别对每个机器的端口号进行设置)
(3)pidfile /var/run/redis_8001.pid # 把pid进程号写入pidfile配置的文件
(4)dir /usr/local/redis-cluster/8001/(指定数据文件存放位置,必须要指定不同的目录位置,不然会丢失数据)
(5)cluster-enabled yes(启动集群模式)
(6)cluster-config-file nodes-8001.conf(集群节点信息文件,这里800x最好和port对应上)
(7)cluster-node-timeout 10000
(8)# bind 127.0.0.1(bind绑定的是自己机器网卡的ip,如果有多块网卡可以配多个ip,代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问,内网一般可以不配置bind,注释掉即可)
(9)protected-mode no (关闭保护模式)
(10)appendonly yes
如果要设置密码需要增加如下配置:
(11)requirepass zhuge (设置redis访问密码)
(12)masterauth zhuge (设置集群节点间访问密码,跟上面一致)
Redis集群原理分析
Redis Cluster 将所有数据划分为 16384 个 slots(槽位),每个节点负责其中一部分槽位。槽位的信息存储于每个节点中。
当 Redis Cluster 的客户端来连接集群时,它也会得到一份集群的槽位配置信息并将其缓存在客户端本地。这样当客户端要查找某个 key 时,可以直接定位到目标节点。同时因为槽位的信息可能会存在客户端与服务器不一致的情况,还需要纠正机制来实现槽位信息的校验调整。
槽位定位算法
Cluster 默认会对 key 值使用 crc16 算法进行 hash 得到一个整数值,然后用这个整数值对 16384 进行取模来得到具体槽位。
HASH_SLOT = CRC16(key) mod 16384
跳转重定位
当客户端向一个错误的节点发出了指令,该节点会发现指令的 key 所在的槽位并不归自己管理,这时它会向客户端发送一个特殊的跳转指令携带目标操作的节点地址,告诉客户端去连这个节点去获取数据。客户端收到指令后除了跳转到正确的节点上去操作,还会同步更新纠正本地的槽位映射表缓存,后续所有 key 将使用新的槽位映射表。
Redis集群节点间的通信机制
redis cluster节点间采取gossip协议进行通信
- 维护集群的元数据(集群节点信息,主从角色,节点数量,各节点共享的数据等)有两种方式:集中式和gossip
集中式:
优点在于元数据的更新和读取,时效性非常好,一旦元数据出现变更立即就会更新到集中式的存储中,其他节点读取的时候立即就可以立即感知到;不足在于所有的元数据的更新压力全部集中在一个地方,可能导致元数据的存储压力。 很多中间件都会借助zookeeper集中式存储元数据。
gossip:
gossip协议包含多种消息,包括ping,pong,meet,fail等等。
meet:某个节点发送meet给新加入的节点,让新节点加入集群中,然后新节点就会开始与其他节点进行通信;
ping:每个节点都会频繁给其他节点发送ping,其中包含自己的状态还有自己维护的集群元数据,互相通过ping交换元数据(类似自己感知到的集群节点增加和移除,hash slot信息等);
pong: 对ping和meet消息的返回,包含自己的状态和其他信息,也可以用于信息广播和更新;
fail: 某个节点判断另一个节点fail之后,就发送fail给其他节点,通知其他节点,指定的节点宕机了。
gossip协议的优点在于元数据的更新比较分散,不是集中在一个地方,更新请求会陆陆续续,打到所有节点上去更新,有一定的延时,降低了压力;缺点在于元数据更新有延时可能导致集群的一些操作会有一些滞后。
gossip通信的10000端口
每个节点都有一个专门用于节点间gossip通信的端口,就是自己提供服务的端口号+10000,比如7001,那么用于节点间通信的就是17001端口。 每个节点每隔一段时间都会往另外几个节点发送ping消息,同时其他几点接收到ping消息之后返回pong消息。
网络抖动
真实世界的机房网络往往并不是风平浪静的,它们经常会发生各种各样的小问题。比如网络抖动就是非常常见的一种现象,突然之间部分连接变得不可访问,然后很快又恢复正常。
为解决这种问题,Redis Cluster 提供了一种选项cluster-node-timeout,表示当某个节点持续 timeout 的时间失联时,才可以认定该节点出现故障,需要进行主从切换。如果没有这个选项,网络抖动会导致主从频繁切换 (数据的重新复制)。
Redis集群选举原理分析
当slave发现自己的master变为FAIL状态时,便尝试进行Failover,以期成为新的master。由于挂掉的master可能会有多个slave,从而存在多个slave竞争成为master节点的过程, 其过程如下:
1.slave发现自己的master变为FAIL
2.将自己记录的集群currentEpoch加1,并广播FAILOVER_AUTH_REQUEST 信息
3.其他节点收到该信息,只有master响应,判断请求者的合法性,并发送FAILOVER_AUTH_ACK,对每一个epoch只发送一次ack
4.尝试failover的slave收集master返回的FAILOVER_AUTH_ACK
5.slave收到超过半数master的ack后变成新Master(这里解释了集群为什么至少需要三个主节点,如果只有两个,当其中一个挂了,只剩一个主节点是不能选举成功的)
6.slave广播Pong消息通知其他集群节点。
从节点并不是在主节点一进入 FAIL 状态就马上尝试发起选举,而是有一定延迟,一定的延迟确保我们等待FAIL状态在集群中传播,slave如果立即尝试选举,其它masters或许尚未意识到FAIL状态,可能会拒绝投票
•延迟计算公式:
DELAY = 500ms + random(0 ~ 500ms) + SLAVE_RANK * 1000ms
•SLAVE_RANK表示此slave已经从master复制数据的总量的rank。Rank越小代表已复制的数据越新。这种方式下,持有最新数据的slave将会首先发起选举(理论上)。
集群脑裂数据丢失问题
redis集群没有过半机制会有脑裂问题,网络分区导致脑裂后多个主节点对外提供写服务,一旦网络分区恢复,会将其中一个主节点变为从节点,这时会有大量数据丢失。
规避方法可以在redis配置里加上参数(这种方法不可能百分百避免数据丢失,参考集群leader选举机制):
min-replicas-to-write 1 //写数据成功最少同步的slave数量,这个数量可以模仿大于半数机制配置,比如集群总共三个节点可以配置1,加上leader就是2,超过了半数
注意:这个配置在一定程度上会影响集群的可用性,比如slave要是少于1个,这个集群就算leader正常也不能提供服务了,需要具体场景权衡选择。
集群是否完整才能对外提供服务
当redis.conf的配置cluster-require-full-coverage为no时,表示当负责一个插槽的主库下线且没有相应的从库进行故障恢复时,集群仍然可用,如果为yes则集群不可用。
Redis集群为什么至少需要三个master节点,并且推荐节点数为奇数?
因为新master的选举需要大于半数的集群master节点同意才能选举成功,如果只有两个master节点,当其中一个挂了,是达不到选举新master的条件的。
奇数个master节点可以在满足选举该条件的基础上节省一个节点,比如三个master节点和四个master节点的集群相比,大家如果都挂了一个master节点都能选举新master节点,如果都挂了两个master节点都没法选举新master节点了,所以奇数的master节点更多的是从节省机器资源角度出发说的。
Redis集群对批量操作命令的支持
对于类似mset,mget这样的多个key的原生批量操作命令,redis集群只支持所有key落在同一slot的情况,如果有多个key一定要用mset命令在redis集群上操作,则可以在key的前面加上{XX},这样参数数据分片hash计算的只会是大括号里的值,这样能确保不同的key能落到同一slot里去,示例如下:
mset {user1}:1:name zhuge {user1}:1:age 18
假设name和age计算的hash slot值不一样,但是这条命令在集群下执行,redis只会用大括号里的 user1 做hash slot计算,所以算出来的slot值肯定相同,最后都能落在同一slot。
哨兵leader选举流程
当一个master服务器被某sentinel视为下线状态后,该sentinel会与其他sentinel协商选出sentinel的leader进行故障转移工作。每个发现master服务器进入下线的sentinel都可以要求其他sentinel选自己为sentinel的leader,选举是先到先得。同时每个sentinel每次选举都会自增配置纪元(选举周期),每个纪元中只会选择一个sentinel的leader。如果所有超过一半的sentinel选举某sentinel作为leader。之后该sentinel进行故障转移操作,从存活的slave中选举出新的master,这个选举过程跟集群的master选举很类似。
哨兵集群只有一个哨兵节点,redis的主从也能正常运行以及选举master,如果master挂了,那唯一的那个哨兵节点就是哨兵leader了,可以正常选举新master。
不过为了高可用一般都推荐至少部署三个哨兵节点。为什么推荐奇数个哨兵节点原理跟集群奇数个master节点类似。