Redis集群

主从架构

最简单的redis集群架构，采用主从架构实现读写分离（主节点写，从节点读），从而支撑高并发读。

主从复制原理

总的来说，redis主从复制策略为：当主从服务器刚建立连接的时候，进行全量同步；全量复制结束后，进行增量复制。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步。

全量复制

Redis全量复制一般发生在Slave初始化阶段，这时Slave会将Master上的所有数据都复制一份，步骤如下：

slave服务器连接到master服务器，便开始进行数据同步，发送psync命令；
master服务器收到psync命令之后，开始执行bgsave命令生成RDB快照文件并使用缓存区记录此后执行的所有写命令；
master服务器bgsave执行完之后，就会向所有Slava服务器发送快照文件，并在发送期间继续在缓冲区内记录被执行的写命令；
slave服务器收到RDB快照文件后，会将接收到的数据写入磁盘，然后清空所有旧数据，在从本地磁盘载入收到的快照到内存中，同时基于旧的数据版本对外提供服务；
master服务器发送完RDB快照文件之后，便开始向slave服务器发送缓冲区中的写命令；
slave服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令；
如果slave node开启了AOF，那么会立即执行BGREWRITEAOF，重写AOF。

增量复制

Redis的增量复制是指在初始化的全量复制并开始正常工作之后，master服务器将发生的写操作同步到slave服务器的过程，增量复制的过程主要是master服务器每执行一个写命令就会向slave服务器发送相同的写命令，slave服务器接收并执行收到的写命令。

断点续传

当master-slave网络连接断掉后，slave重新连接master时，会触发全量复制，但是从2.8版本开始，slave与master能够在网络连接断开重连后，只从中断处继续进行复制，而不必重新同步，这就是所谓的断点续传。

断点续传的实现依赖psync命令，Redis可以检测出它所连接的服务器是否支持psync命令，不支持则使用sync命令。master服务器收到slave发送的psync命令后，会根据自身的情况做出对应的处理，可能是FULLRESYNC runid offset触发全量复制，也可能是CONTINUE触发增量复制。

具体流程如下：

master服务器在内存缓冲区中给每个slave服务器都维护了一份同步备份日志（in-memory backlog），缓存最近一段时间的数据，默认大小1m，如果超过这个大小就会清理掉。
同时，master 和 slave 服务器都维护了一个复制偏移量（replication offset）和 master线程ID（master run id），每个slave服务器在跟master服务器进行同步时都会携带master run id 和最后一次同步的复制偏移量offset，通过offset可以知道主从之间的数据不一致的情况。
当连接断开时，slave服务器会重新连接上master服务器，然后请求继续复制。假如主从服务器的两个master run id相同，并且指定的偏移量offset在同步备份日志中还有效，复制就会从上次中断的点开始继续。如果其中一个条件不满足，就会进行完全重新同步，因为主运行id不保存在磁盘中，如果从服务器重启的话就只能进行完全同步了。

无磁盘化复制

在前面全量复制的过程中，master会将数据保存在磁盘的rdb文件中然后发送给slave服务器，但如果master上的磁盘空间有限或者是使用比较低速的磁盘，这种操作会给master服务器带来较大的压力，那怎么办呢？在Redis2.8之后，可以通过无盘复制来达到目的，由master直接开启一个socket，在内存中创建RDB文件，再将rdb文件发送给slave服务器，不使用磁盘作为中间存储。

无盘复制一般应用在磁盘空间有限但是网络状态良好的情况下。

哨兵模式

通过sentinel集群（自身高可用）提供对redis master-slave集群的高可用保障。

Cluster模式

redis cluster没有使用一致性hash算法，而是采用slot的理念实现。将请求经由CRC16校验后对16384取模来决定发送到的槽位（对应特定节点），接收到请求的节点会将查询请求发送到正确的节点上执行。

优点：

无中心架构，支持动态扩容，对业务透明
具备Sentinel的监控和自动Failover(故障转移)能力
客户端不需要连接集群所有节点，连接集群中任何一个可用节点即可
高性能，客户端直连redis服务，免去了proxy代理的损耗

缺点：

运维复杂，数据迁移需要人工干预
只能使用0号数据库
不支持批量操作(pipeline管道操作)
分布式逻辑和存储模块耦合等

注意：

Redis集群写操作丢失：Redis并不能保证数据的强一致性，集群在特定的条件下可能会丢失写操作
Redis集群之间复制方式为：异步复制（所以无法保证强一致）
Redis集群最大节点个数是：16384个
Redis集群如何选择数据库：Redis集群目前无法做数据库选择，默认在0数据库