集群的工作機(jī)制

• 客戶端請求路由

  • Smart Client：客戶端緩存槽與節(jié)點的映射關(guān)系，直接向目標(biāo)節(jié)點發(fā)送請求，若節(jié)點返回MOVED重定向錯誤，更新緩存并重試。

  • Dumb Client：依賴代理（如 Redis Proxy）轉(zhuǎn)發(fā)請求，客戶端無需感知集群拓?fù)洹?/p>

• 數(shù)據(jù)讀寫流程

  • 鍵存在目標(biāo)槽：直接由負(fù)責(zé)該槽的節(jié)點處理。

  • 鍵不在目標(biāo)槽：返回 MOVED 錯誤，客戶端重定向到正確節(jié)點。

  • 槽遷移中：返回 ASK 錯誤，客戶端臨時重定向到遷移目標(biāo)節(jié)點。

• 故障轉(zhuǎn)移（Failover）

  • 主觀下線（PFAIL）：節(jié)點 A 在 cluster-node-timeout（默認(rèn) 15 秒）內(nèi)未收到節(jié)點 B 的響應(yīng)，標(biāo)記 B 為 PFAIL。

  • 客觀下線（FAIL）：超過半數(shù)主節(jié)點確認(rèn)節(jié)點 B 不可達(dá)，標(biāo)記為 FAIL，觸發(fā)故障轉(zhuǎn)移。

  • 從節(jié)點選舉：從節(jié)點發(fā)起選舉，獲得多數(shù)主節(jié)點投票后成為新主節(jié)點；接管原主節(jié)點的槽，并廣播更新集群配置。

• 數(shù)據(jù)遷移與平衡

  • 手動遷移：使用 CLUSTER SETSLOT <slot> IMPORTING/MIGRATING 命令遷移槽。

  • 自動平衡：通過 redis-cli --cluster rebalance 自動調(diào)整槽分布，均衡負(fù)載。

集群的優(yōu)缺點

• 優(yōu)點

  • 水平擴(kuò)展：支持 TB 級數(shù)據(jù)和高并發(fā)訪問。

  • 高可用：自動故障轉(zhuǎn)移，數(shù)據(jù)多副本存儲。

  • 去中心化：無單點故障，節(jié)點自治。

• 缺點

  • 功能限制：不支持跨槽事務(wù)、部分命令受限（如 KEYS *）。

  • 運維復(fù)雜度：需管理分片、遷移、節(jié)點擴(kuò)縮容。

  • 客戶端兼容性：需使用集群感知的客戶端或代理。

生產(chǎn)環(huán)境建議

• 部署與配置

  • 節(jié)點規(guī)劃：主節(jié)點至少 3 個，跨物理機(jī)或可用區(qū)部署，從節(jié)點數(shù) ≥ 主節(jié)點數(shù)。

  • 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化：確保節(jié)點間低延遲通信，避免跨地域部署。

  • 內(nèi)存管理：監(jiān)控節(jié)點內(nèi)存使用，避免數(shù)據(jù)傾斜導(dǎo)致單個節(jié)點過載。

• 數(shù)據(jù)均衡

  • 預(yù)分片：設(shè)計鍵時使用哈希標(biāo)簽，確保相關(guān)數(shù)據(jù)集中。

  • 定期平衡：使用 redis-cli --cluster rebalance 調(diào)整槽分布。

• 監(jiān)控與故障排查

  • 關(guān)鍵指標(biāo)：

    CLUSTER INFO        # 查看集群健康狀態(tài)
    CLUSTER NODES       # 查看節(jié)點角色、槽分配、狀態(tài)
    INFO memory         # 監(jiān)控內(nèi)存使用
    

  • 日志分析：關(guān)注 CLUSTERDOWN 告警和節(jié)點超時事件。

常用集群命令

• CLUSTER NODES：查看集群節(jié)點信息。
• CLUSTER INFO：檢查集群狀態(tài)。
• CLUSTER FAILOVER：手動故障轉(zhuǎn)移（從節(jié)點執(zhí)行）。

Sentinel 與 Cluster 的對比

Redis復(fù)制

主從復(fù)制的建立流程

• Redis 復(fù)制的建立分為 全量同步（Full Sync） 和 部分同步（Partial Sync） 兩種模式，優(yōu)先嘗試部分同步以減少資源消耗。

• 從節(jié)點初始化連接

  • 命令觸發(fā)：從節(jié)點執(zhí)行 SLAVEOF <master-ip> <master-port>，開啟復(fù)制流程。

  • 連接主節(jié)點：從節(jié)點向主節(jié)點發(fā)起連接，發(fā)送 PING 確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性。

• 身份驗證（可選）：若主節(jié)點配置了 requirepass，從節(jié)點需發(fā)送 AUTH <password> 完成認(rèn)證。

• 同步數(shù)據(jù)集

  • 全量同步（SYNC）：

    主節(jié)點生成當(dāng)前數(shù)據(jù)的 RDB 快照，通過子進(jìn)程寫入磁盤。

    將 RDB 文件發(fā)送給從節(jié)點，同時緩存期間的寫命令至 復(fù)制緩沖區(qū)（Replication Buffer）。

    從節(jié)點接收 RDB 并加載到內(nèi)存，再執(zhí)行緩沖區(qū)中的寫命令，追上主節(jié)點狀態(tài)。

  • 部分同步（PSYNC）：

    從節(jié)點發(fā)送 PSYNC <replid> <offset>，攜帶自身記錄的復(fù)制 ID 和偏移量。

    主節(jié)點檢查復(fù)制 ID 和偏移量是否匹配歷史記錄：

    匹配：發(fā)送 +CONTINUE，傳輸從偏移量之后的寫命令（利用 復(fù)制積壓緩沖區(qū)）。

    不匹配：觸發(fā)全量同步（+FULLRESYNC）。

• 命令傳播（Command Propagation）：同步完成后，主節(jié)點持續(xù)將寫命令發(fā)送給從節(jié)點，保持?jǐn)?shù)據(jù)一致。

復(fù)制的核心機(jī)制

• 復(fù)制ID與偏移量

  • 復(fù)制ID（Replication ID）：主節(jié)點的唯一標(biāo)識，每次主節(jié)點重啟或角色變更時生成新 ID。

  • 偏移量（Offset）：主從節(jié)點各自維護(hù)一個偏移量，記錄已復(fù)制的數(shù)據(jù)量。

• 復(fù)制積壓緩沖區(qū)（Replication Backlog）

  • 作用：主節(jié)點維護(hù)一個固定大小的環(huán)形緩沖區(qū)（默認(rèn) 1MB），緩存最近的寫命令。

  • 觸發(fā)部分同步：若從節(jié)點的偏移量在緩沖區(qū)范圍內(nèi)，直接發(fā)送增量數(shù)據(jù)。

  • 配置參數(shù)

    repl-backlog-size 1mb     # 緩沖區(qū)大小
    repl-backlog-ttl 3600     # 主節(jié)點無連接時緩沖區(qū)保留時間（秒）
    

• 心跳檢測與斷線重連

• 心跳機(jī)制：主從節(jié)點定期確認(rèn)存活狀態(tài)和復(fù)制進(jìn)度；主節(jié)點超時未收到心跳（默認(rèn) 60 秒）則認(rèn)為從節(jié)點下線。

• 斷線處理：從節(jié)點重連后嘗試部分同步，失敗則觸發(fā)全量同步。

復(fù)制拓?fù)渑c高級特性

• 級聯(lián)復(fù)制（主-從-從）

  • 場景：主節(jié)點連接過多從節(jié)點時，可通過級聯(lián)復(fù)制分?jǐn)倝毫Α?/p>

  • 配置：將從節(jié)點（Slave A）作為另一從節(jié)點（Slave B）的主節(jié)點。

• 延遲副本（Lagging Replica）

  • 作用：人為設(shè)置從節(jié)點延遲同步，用于誤操作恢復(fù)（需第三方工具支持）。

  • 實現(xiàn)：通過 slave-repl-delay 配置延遲時間（Redis 自身不原生支持，需外部控制）。

復(fù)制的問題與優(yōu)化

• 全量同步的資源消耗

  • 問題：大數(shù)據(jù)集時生成和傳輸 RDB 文件會阻塞主節(jié)點并占用帶寬。

  • 優(yōu)化：增大 repl-backlog-size 減少全量同步概率；使用無盤同步（repl-diskless-sync yes），但需主節(jié)點內(nèi)存充足。

• 復(fù)制延遲

  • 原因：網(wǎng)絡(luò)延遲、從節(jié)點負(fù)載過高或主節(jié)點寫入壓力大。

  • 監(jiān)控：通過 INFO replication 的 slave_repl_offset 與 master_repl_offset 差值判斷延遲。

  • 優(yōu)化：提升網(wǎng)絡(luò)帶寬，減少主從節(jié)點跨地域部署；限制主節(jié)點寫入速率（如使用管道批量寫入）。

• 數(shù)據(jù)不一致

  • 原因：主從網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)未同步。

  • 檢測：使用 redis-cli --slave 模擬從節(jié)點檢查數(shù)據(jù)差異。

  • 修復(fù)：手動觸發(fā)全量同步（SLAVEOF NO ONE + 重新配置復(fù)制）。