Redis面试题总结5：集群-KeepStudy

Redis面试题总结5：集群

#### Redis 集群搭建有几种模式？
- 主从模式
和 MySQL 需要主从复制的原因一样，Redis 虽然读写速度非常快，但是也会产生性能瓶颈，特别是在读压力上，为了分担压力，Redis 支持主从复制。Redis 的主从结构一主一从，一主多从或级联结构，复制类型可以根据是否是全量而分为全量同步和增量同步。

- 哨兵模式
在主从复制实现之后，如果想对 master 进行监控，Redis 提供了一种哨兵机制，哨兵的含义就是监控 Redis 系统的运行状态，通过投票机制，从 slave 中选举出新的 master 以保证集群正常运行。
还可以启用多个哨兵进行监控以保证集群足够稳健，这种情况下，哨兵不仅监控主从服务，哨兵之间也会相互监控。

- Cluster 集群模式

#### Redis 的主从同步策略
主从同步刚连接的时候进行全量同步，全量同步结束后开始增量同步。

如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步，其主要策略就是无论如何首先会尝试进行增量同步，如果失败则会要求 slave 进行全量同步，之后再进行增量同步。

注意：如果多个 slave 同时断线需要重启的时候，因为只要 slave 启动，就会和 master 建立连接发送SYNC请求和主机全量同步，如果多个同时发送 SYNC 请求，可能导致 master IO 突增而发送宕机。所以我们要避免多个 slave 同时恢复重启的情况。

#### 哨兵模式的原理？
哨兵主要用于管理多个 Redis 服务器，主要有以下三个任务：监控、提醒以及故障转移。

每个哨兵会向其它哨兵、master、slave 定时发送消息，以确认对方是否还存活。如果发现对方在配置的指定时间内未回应，则暂时认为对方已挂。若“哨兵群”中的多数 sentinel 都报告某一 master 没响应，系统才认为该 master “彻底死亡”，通过一定的 vote 算法从剩下的 slave 节点中选一台提升为 master，然后自动修改相关配置。

#### 哨兵模式故障迁移流程？
- 首先是从主服务器的从服务器中选出一个从服务器作为新的主服务器。
选点的依据依次是：网络连接正常 -> 5 秒内回复过 INFO 命令 -> 10*down-after-milliseconds 内与主连接过的 -> 从服务器优先级 -> 复制偏移量 -> 运行id较小的。
- 选出之后通过 slaveif no ont 将该从服务器升为新主服务器；
- 然后再通过 slaveof ip port 命令让其他从服务器复制该信主服务器。

- 缺点
主从服务器的数据要经常进行主从复制，这样会造成性能下降;
当主服务器宕机后，从服务器切换成主服务器的那段时间，服务是不可用的;

#### Cluster 集群

##### · Cluster 模式的原理？
其实现原理就是一致性 Hash。Redis Cluster 中有一个 16384 长度的槽的概念，他们的编号为 0、1、2、3 …… 16382、16383。这个槽是一个虚拟的槽，并不是真正存在的。正常工作的时候，Redis Cluster 中的每个 Master 节点都会负责一部分的槽，当有某个 key 被映射到某个 Master 负责的槽，那么这个 Master 负责为这个 key 提供服务。

至于哪个 Master 节点负责哪个槽，这是可以由用户指定的，也可以在初始化的时候自动生成（redis-trib.rb脚本）。这里值得一提的是，在 Redis Cluster 中，只有 Master 才拥有槽的所有权，如果是某个 Master 的 slave，这个slave只负责槽的使用，但是没有所有权。

##### · 什么是一致性 Hash 以及解决什么问题？
一致性 hash 主要是为了解决普通 hash 中扩容和宕机的问题。

一致性 hash 其实是普通 hash 算法的改良版，其 hash 计算方法没有变化，但是 hash 空间发生了变化，由原来的线性的变成了环。

缓存 key 通过 hash 计算之后得到在 hash 环中的位置，然后顺时针方向找到第一个节点，这个节点就是存放 key 的节点。

同时还可以通过虚拟节点来解决数据倾斜的问题：就是在节点稀疏的 hash 环上对物理节点虚拟出一部分虚拟节点，key 会打到虚拟节点上面，而虚拟节点上的 key 实际也是映射到物理节点上的，这样就避免了数据倾斜导致单节点压力过大导致节点雪崩的问题。

##### ·Cluster 的分片机制？
为了使得集群能够水平扩展，首要解决的问题就是如何将整个数据集按照一定的规则分配到多个节点上。对于客户端请求的 key，根据公式 HASH_SLOT=CRC16(key) mod 16384，计算出映射到哪个分片上。而对于 CRC16 算法产生的 hash 值会有 16bit，可以产生 2^16-=65536 个值。

Redis 集群提供了灵活的节点扩容和收缩方案。在不影响集群对外服务的情况下，可以为集群添加节点进行扩容也可以下线部分节点进行缩容。可以说，槽是 Redis 集群管理数据的基本单位，集群伸缩就是槽和数据在节点之间的移动。

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