Redis进阶知识点（可学习，可复习，可面试）

Posted 2022-05-04 小威要向诸佬学习呀

前言：
本文参考了与Redis相关的课程，主要讲解了Redis面试中常问的几个问题，如Redis主从，Redis哨兵，非常详细，适合小白和复习的大佬
如果文章中有什么不准确或者需要改进的地方，还请大佬不吝赐教。
在这里先感谢各位大佬😙😚😙

文章目录

• • 🍎Redis集群模式
  • 🍉Redis主从架构
  • • 🍓全量同步（sync）
    • 🍓增量同步（psync）
    • 🍇repl_backlog原理
    • 🍑主从同步优化
    • 🍑全量和增量区别
  • 🍈Redis哨兵
  • • 🍌Redis集群监控原理
    • 🍌集群故障恢复

🍎Redis集群模式

Redis有三种集群模式，分别是：主从模式、哨兵模式、Cluster模式。Rdis最开始使用主从模式做集群，若master宕机需要手动配置slave转为master；后来为了高可用提出来哨兵模式，该模式下有一个哨兵监视master和slave，若master宕机可自动将slave转为master，但它也有一个问题，就是不能动态扩充；所以在3.x提出cluster集群模式。

🍉Redis主从架构

Redis的主从模式支持客户端的高并发状况。主从模式是三种模式中最简单的一种，在主从复制中，数据库被分为主数据库（master）和从数据库（slave）。其中，主节点主要负责写数据，而且主节点需要将数据写到其他的从节点上，而从节点负责读，所有的读请求全部走从节点。
主从模式需要注意：

1.复制的数据流是单向的，只能由主节点复制到从节点。
2.主（master）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
3.从（slave）数据库一般都是只读的，并且接收主数据库同步过来的数据
4.一个master可以拥有多个slave，但是一个slave只能对应一个master
5.slave挂了不影响其他slave的读和master的读和写，重新启动后会将数据从master同步过来
6.master挂了以后，不影响slave的读，但redis不再提供写服务，master重启后redis将重新对外提供写服务
7.master挂了以后，不会在slave节点中重新选一个master

假设A，B为两个Redis示例，如果想让B作为A的从节点，需要在B节点上执行命令：slaveof A的IP A的端口(port)

🍓全量同步（sync）

一般用于初次复制场景，Redis早期支持的复制功能只有全量复制，它会把主节点全部数据一次性发送给从节点，当数据量较大时，会对主从节点和网络造成很大的开销。
判断依据：
Replication Id：简称replid，是数据集的标记，id一致则说明是同一数据集。每一个master都有唯一的replid，slave则会继承master节点的replid。

offset：偏移量，随着记录在repl_baklog中的数据增多而逐渐增大。slave完成同步时也会记录当前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset，说明slave数据落后于master，需要更新。

因此slave做数据同步，必须向master声明自己的replication id和offset，master才可以判断到底需要同步哪些数据。

因为slave原本也是一个master，有自己的replid和offset，当第一次变成slave，与master建立连接时，发送的replid和offset是自己的replid和offset。
master判断发现slave发送来的replid与自己的不一致，说明这是一个全新的slave，就知道要做全量同步了。
master会将自己的replid和offset都发送给这个slave，slave保存这些信息。以后slave的replid就与master一致了
因此，master判断一个节点是否是第一次同步的依据，就是看replid是否一致。

完整流程描述如下：

• slave节点请求增量同步
• master节点判断replid，发现不一致，拒绝增量同步
• master将完整内存数据生成RDB，发送RDB到slave
• slave清空本地数据，加载master的RDB
• master将RDB期间的命令记录在repl_baklog，并持续将log中的命令发送给slave
• slave执行接收到的命令，保持与master之间的同步

🍓增量同步（psync）

增量同步：用于处理在主从复制中因网络闪断等原因造成的数据丢失场景，当从节点再次连上主节点后，如果条件允许，主节点会补发丢失数据给从节点。补发的数据远远小于全量数据，可以有效避免全量复制的过高开销

说白了就是只更新slave与master存在差异的部分数据

在Redis 2.8之后使用psync命令代替sync命令执行同步操作，psync具备了数据全量重同步 和 部分重同步模式。

🍇repl_backlog原理

master怎么知道slave与自己的数据差异在哪里呢?

这就要说到全量同步时的repl_baklog文件了。

这个文件是一个固定大小的数组，只不过数组是环形，也就是说角标到达数组末尾后，会再次从0开始读写，这样数组头部的数据就会被覆盖。

repl_baklog中会记录Redis处理过的命令日志及offset，包括master当前的offset，和slave已经拷贝到的offset：

slave与master的offset之间的差异，就是salve需要增量拷贝的数据了。

随着不断有数据写入，master的offset逐渐变大，slave也不断的拷贝，追赶master的offset：

直到数组被填满：
此时，如果有新的数据写入，就会覆盖数组中的旧数据。不过，旧的数据只要是绿色的，说明是已经被同步到slave的数据，即便被覆盖了也没什么影响。因为未同步的仅仅是红色部分。
但是，如果slave出现网络阻塞，导致master的offset远远超过了slave的offset：

如果master继续写入新数据，其offset就会覆盖旧的数据，直到将slave现在的offset也覆盖：

棕色框中的红色部分，就是尚未同步，但是却已经被覆盖的数据。此时如果slave恢复，需要同步，却发现自己的offset都没有了，无法完成增量同步了。只能做全量同步。

🍑主从同步优化

主从同步可以保证主从数据的一致性，非常重要。

可以从以下几个方面来优化Redis主从就集群：

• 在master中配置repl-diskless-sync yes启用无磁盘复制，避免全量同步时的磁盘IO。
• Redis单节点上的内存占用不要太大，减少RDB导致的过多磁盘IO
• 适当提高repl_baklog的大小，发现slave宕机时尽快实现故障恢复，尽可能避免全量同步
• 限制一个master上的slave节点数量，如果实在是太多slave，则可以采用主-从-从链式结构，减少master压力

🍑全量和增量区别

简述全量同步和增量同步区别？

• 全量同步：master将完整内存数据生成RDB，发送RDB到slave。后续命令则记录在repl_baklog，逐个发送给slave。
• 增量同步：slave提交自己的offset到master，master获取repl_baklog中从offset之后的命令给slave

什么时候执行全量同步？

• slave节点第一次连接master节点时
• slave节点断开时间太久，repl_baklog中的offset已经被覆盖时

什么时候执行增量同步？

• slave节点断开又恢复，并且在repl_baklog中能找到offset时
  

🍈Redis哨兵

哨兵(sentinal)是一个分布式系统，用于对主从结构中的每台服务器进行监控，当出现故障时通过投票机制选择新的 master 并将所有的 slave 连接到新的 master。
哨兵的作用如下：

• 监控：Sentinel 会不断检查您的master和slave是否按预期工作
• 自动故障恢复：如果master故障，Sentinel会将一个slave提升为master。当故障实例恢复后也以新的master为主
• 通知：Sentinel充当Redis客户端的服务发现来源，当集群发生故障转移时，会将最新信息推送给Redis的客户端
  
  

🍌Redis集群监控原理

Sentinel基于心跳机制监测服务状态，每隔1秒向集群的每个实例发送ping命令：

•主观下线：如果某sentinel节点发现某实例未在规定时间响应，则认为该实例主观下线。

•客观下线：若超过指定数量（quorum）的sentinel都认为该实例主观下线，则该实例客观下线。quorum值最好超过Sentinel实例数量的一半。

🍌集群故障恢复

一旦发现master故障，sentinel需要在salve中选择一个作为新的master，选择依据是这样的：

1. 首先会判断slave节点与master节点断开时间长短，如果超过指定值（down-after-milliseconds * 10）则会排除该slave节点
2. 然后判断slave节点的slave-priority值，越小优先级越高，如果是0则永不参与选举
3. 如果slave-prority一样，则判断slave节点的offset值，越大说明数据越新，优先级越高
4. 最后是判断slave节点的运行id大小，越小优先级越高。

当选出一个新的master后，该如何实现切换呢？

流程如下：

1. sentinel给备选的slave1节点发送slaveof no one命令，让该节点成为master
2. sentinel给所有其它slave发送slaveof 192.168.150.101 7002 命令，让这些slave成为新master的从节点，开始从新的master上同步数据。
3. 最后，sentinel将故障节点标记为slave，当故障节点恢复后会自动成为新的master的slave节点

哨兵小结
Sentinel的三个作用是什么？

• 监控
• 故障转移
• 通知

Sentinel如何判断一个redis实例是否健康？

• 每隔1秒发送一次ping命令，如果超过一定时间没有相向则认为是主观下线
• 如果大多数sentinel都认为实例主观下线，则判定服务下线

故障转移步骤有哪些？

• 首先选定一个slave作为新的master，执行slaveof no one（永不为奴😏）
• 然后让所有节点都执行slaveof 新master
• 修改故障节点配置，添加slaveof 新master
  

本文到这里就先结束了，如果有什么不合理或者需要改进的地方还请大佬斧正😄😉😗
再次感谢各位小伙伴儿