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redis的四种模式：
- 单机模式
- 主从模式（redis2.8版本之前的模式）
- 哨兵sentinel模式（redis2.8及之后的模式）
- redis cluster模式（redis3.0版本之后）
一、单机模式
即安装一个redis就可以直接作为master节点使用。
单机的优点：
- 部署简单，0成本。
- 成本低，没有备用节点，不需要其他的开支。
- 高性能，单机不需要同步数据，数据天然一致性。
单机的缺点：
- 可靠性保证不是很好，单节点有宕机的风险。
- 单机高性能受限于CPU的处理能力，redis是单线程的。
- 单机模式选择需要根据自己的业务场景去选择，如果需要很高的性能、可靠性，单机就不太合适了。
二、主从模式
主从模式就是N个redis实例，可以是1主N从，也可以N主N从。主从模式配置很简单，只需要在从节点配置主节点的ip和端口号即可。启动主从节点的所有服务，查看日志即可以看到主从节点之间的服务连接。
主从模式的作用
一个作用是备份数据，这样当一个节点损坏（指不可恢复的硬件损坏）时，数据因为有备份，可以方便恢复。
另一个作用是负载均衡，所有客户端都访问一个节点肯定会影响Redis工作效率，有了主从以后，查询操作就可以通过查询从节点来完成。
主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。 前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave)；数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。
既然主从复制，意味着master和slave的数据都是一样的，有数据冗余问题。在程序设计上，为了高可用性和高性能，是允许有冗余存在的。对于追求极致用户体验的产品，是绝对不允许有宕机存在的
主从的优点：
- 一旦主节点宕机，从节点作为主节点的备份可以随时顶上来。
- 扩展主节点的读能力，分担主节点读压力。
- 高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵模式和集群模式能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基石。
主从的缺点：
- 一旦主节点宕机，从节点晋升成主节点，同时需要修改应用方的主节点地址，还需要命令所有从节点去复制新的主节点，整个过程需要人工干预。
- 主节点的写能力受到单机的限制。
- 主节点的存储能力受到单机的限制。
- 比如我刚提到的数据冗余问题
三、哨兵模式
主从模式，当主节点宕机之后，从节点是可以作为主节点顶上来，继续提供服务的。但是有一个问题，主节点的IP已经变动了，此时应用服务还是拿着原主节点的地址去访问，这当然访问不到。于是，在Redis 2.8版本开始引入，就有了哨兵这个概念。
在复制的基础上，哨兵实现了自动化的故障恢复。
如图，哨兵模式由两部分组成，哨兵节点和数据节点：
哨兵节点：哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据。
数据节点：主节点和从节点都是数据节点。
访问redis集群的数据都是通过哨兵集群的，哨兵监控整个redis集群。一旦发现redis集群出现了问题，比如刚刚说的主节点挂了，从节点会顶上来。但是主节点地址变了，这时候应用服务无感知，也不用更改访问地址，因为哨兵才是和应用服务做交互的。
Sentinel很好的解决了故障转移，在高可用方面又上升了一个台阶，当然Sentinel还有其他功能。 比如 主节点存活检测、主从运行情况检测、主从切换。
Redis的Sentinel最小配置是 一主一从。
哨兵模式监控的原理
- 每个Sentinel以每秒钟一次的频率，向它所有的 主服务器、从服务器 以及其他Sentinel实例 发送一个PING 命令。
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如果一个 实例（instance）距离最后一次有效回复 PING命令的时间超过 down-after-milliseconds 所指定的值，那么这个实例会被 Sentinel标记为主观下线。
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如果一个主服务器被标记为主观下线，那么正在监视这个主服务器的所有 Sentinel 节点，要以 每秒一次 的频率确认 该主服务器是否的确进入了主观下线状态。
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如果一个主服务器被标记为主观下线，并且有足够数量的Sentinel（至少要达到配置文件指定的数量）在指定的时间范围内同意这一判断，那么这个该主服务器被标记为客观下线。
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在一般情况下，每个Sentinel会以每10秒一次的频率，向它已知的所有主服务器和从服务器发送 INFO命令。
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当一个主服务器被Sentinel标记为客观下线时，Sentinel向下线主服务器的所有从服务器发送 INFO命令的频率，会从10秒一次改为每秒一次。
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Sentinel和其他Sentinel协商主节点的状态，如果主节点处于SDOWN状态，则投票自动选出新的主节点。将剩余的从节点指向新的主节点，进行数据复制。
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当没有足够数量的Sentinel同意主服务器 下线时， 主服务器的客观下线状态就会被移除。当主服务器重新向Sentinel的PING命令返回有效回复时，主服务器的主观下线状态就会被移除。
哨兵模式的优缺点
优点：
- 哨兵模式是基于主从模式的，所有主从的优点，哨兵模式都具有。
- 主从可以自动切换，系统更健壮，可用性更高。
- Sentinel 会不断的检查主服务器和从服务器是否正常运行。当被监控的某个Redis服务器出现问题，Sentinel 通过API脚本向管理员或者其他的应用程序发送通知。
缺点：
- Redis不好在线扩容，集群容量一旦达到上限，在线扩容就十分麻烦。
- 实现哨兵模式的配置其实是很麻烦的，里面有很多选择。
四、集群模式
主从不能解决故障自动恢复问题，哨兵已经可以解决故障自动恢复了，那到底为啥还要集群模式呢？ 主从和哨兵都还有另外一些问题没有解决，单个节点的存储能力是有上限，访问能力是有上限的。
Redis Cluster 集群模式具有 高可用、可扩展性、分布式、容错 等特性。
Cluster集群模式的原理
通过数据分片的方式来进行数据共享问题，同时提供数据复制和故障转移功能。之前的两种模式数据都是在一个节点上的，单个节点存储是存在上限的。集群模式就是把数据进行分片存储，当一个分片数据达到上限的时候，就分成多个分片。
数据分片
集群的键空间被分割为16384个slots（即hash槽），通过hash的方式将数据分到不同的分片上的。 CRC16是一种循环校验算法，这里不是我们研究的重点，有兴趣可以看看。这里用了位运算得到取模结果，位运算的速度高于取模运算。
读请求分配给slave节点，写请求分配给master，数据同步从master到slave节点。
读写分离提高并发能力，增加高性能。
水平扩展：
master节点可以做扩充，数据迁移redis内部自动完成。当你新增一个master节点，需要做数据迁移，redis服务不需要下线。
举个栗子：上面的有三个master节点，意味着redis的槽被分为三个段，假设三段分别是0-7000，7001-12000、12001-16383。现在因为业务需要新增了一个master节点，四个节点共同占有16384个槽。槽需要重新分配，数据也需要重新迁移，但是服务不需要下线。redis集群的重新分片由redis内部的管理软件redis-trib负责执行。redis提供了进行重新分片的所有命令，redis-trib通过向节点发送命令来进行重新分片。
假如上图中红色的节点故障了，此时故障节点master下面的从节点会通过 选举 产生一个主节点，替换原来的故障节点，此过程和哨兵模式的故障转移是一样的。
常见问题
1、Sentinel节点为什么是至少三个且奇数个？
首先必须是集群，所以不能是1个。而选举过程要大多数同意才行（即最少一半+1个），而奇数个节点在同样选举条件上可以节省一台机器。
比如一共5台，有3台同意了就行；而4台，大多数同意也要3台。
2、Redis集群节点数为什么至少是6个？
6个包含一主一从，如果每个节点一主二从则需要9个
最少3个节点，是因为容错能力相同情况下，奇数节点更节省资源（3个节点的集群允许一个节点宕机；而4个节点的集群也允许一个节点宕机）。
3、为什么Redis Cluster槽位设计成16384个？
2^14=16384，当槽位再扩就是32768、65536，此时每一次ping都要将槽位作为心跳包，信息太大，占用带宽 由于集群节点越多，心跳包携带的数据就越多。
当节点超过1000，会导致网络拥堵。因此Redis作者不建议Redis Cluster节点数量超过1000，那么16384槽位也足够用。
