介绍

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/Leader)，后者称为从节点(Slave/Follower)

数据的复制是单向的！只能由主节点复制到从节点

读写分离：Master只能写、Slave只能读，减缓服务器压力

最低配的主从复制：一主二从

默认情况下

每台Redis服务器都是主节点

一个master可以有0个或者多个salve ，但每个从节点只能由一个主节点。

作用

• 数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余的方式。

• 故障恢复：当主节点故障时，从节点可以暂时替代主节点提供服务，是一种服务冗余的方式

• 负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，由主节点进行写操作，从节点进行读操作，分担服务器的负载；尤其是在多读少写的场景下，通过多个从节点分担负载，提高并发量。

• 高可用基石：主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础。

为什么使用集群

1. 单台服务器难以负载大量的请求

2. 单台服务器故障率高，系统崩坏概率大

3. 单台服务器内存容量有限。

配置

查看当前库的信息：info replication

# Replication
 ​
 role:master # 角色
 connected_slaves:0 # 从机数量
 master_replid:3b54deef5b7b7b7f7dd8acefa23be48879b4fcff
 master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
 master_repl_offset:0
 second_repl_offset:-1
 repl_backlog_active:0
 repl_backlog_size:1048576
 repl_backlog_first_byte_offset:0
 repl_backlog_histlen:0

默认情况下，每台Redis服务器都是主节点；我们一般情况下只用配置从机就好了！认老大！

临时

使用SLAVEOF host port就可以为从机配置主机了。

永久

在配置文件配置

 replicaof host port
 masterauth 主机密码

主机断开连接，从机依旧能能连接到主机，但是没有写操作，这个时候，主机如果回来，从机依旧可以以获取主机信息

如果是使用命令行配置的主从，如果从机重启会自动变为主机，只要再次配置为从机，立马会从主机中获所有取值

复制原理

slave启动成功连接到一个master后会发送一个sync同步命令 master接受到命令，启动后台的存盘进程，同时收集所有接收到的用于修改数据集命令，在后台进程执行完毕后，master将传送整个数据文件到slave，并完成一次完全同步。 全量复制：slave服务在接受到数据库文件数据后，将其存盘并加载到内存中。 增量复制：Master继续将所收集到的修改命令一次传给slave，完成同步 但是只要是重新连接一次master，一定会执行一次全量赋值，我们的数据可以在从机中看到

主机宕机

宕机后手动配置主机

中间节点即做主机又做从机，此时中间节点依旧为slave (这种方式不会使用)

谋朝篡位

当主机宕机对从机执行，意思是当前没有老大，它就当老大，其他节点要手动连接它，原来老大回来的也不行

 # 在redis-cli中
 slave no one

宕机后自动配置主机

哨兵模式(自动选取老大)

主从切换的方法是：当主服务器宕机后，需要手动把一台服务器切换为主服务器，需要人工干预，费时费力，还会造成一段时间内服务器不可用。

更多的时候我们考虑的是哨兵模式，redis从2.8开始正式提供了sentinel(哨兵)架构来解决这个问题。

谋朝篡位的自动版，能够后台监控主机是否故障，如果故障根据投票数自动将从库转换为主库。

哨兵模式是一种特殊的模式，首先redis提供了哨兵命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，他会独立运行，其原理是哨兵通过发送命令，等待redis服务器响应，从而监控运行的多个redis实例

独立的进程向Redis服务器发送请求，当某台服务器没有给出响应，说明那台服务器宕机了

哨兵的作用

• 通过发送命令，让redis返回其运行状态，包括主服务器和从服务器

• 当哨兵检测到master宕机，会自动将slave切换成master，然后通过发布订阅模式通知其他从服务器修改配置文件，让他们切换为主机

然而一个哨兵进程对redis服务器进行监控，可能会出现问题，为此，我们可以使用多个哨兵进行监控，各个哨兵相互监控，这样就形成了多哨兵模式。

如果主机此时回来，只能归并到新的主机下，当作从机，这就是哨兵模式的规则。

假设主服务器宕机，哨兵1先检测到这个结果，系统并不会立马进行failover过程，仅仅是哨兵1主观的认为主服务器不可用，这个现象称为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用，并且达到一定数量，那么哨兵之间会进行一次投票，投票的结果由一个哨兵发起，进行failover（故障转移操作）。q切换成功后，通过发布订阅模式，让各个哨兵把自己的监控的从服务器实现切换主机，这个过称为客观下线

配置哨兵配置文件 sentinel.conf

 # sentinel monitor 被监控的名称 host port 1
 sentinel monitor myredis 127.0.0.1 6379 1

配置完成，启动哨兵

 redis-sentinel xxx/sentinel.conf
 ​
 # 成功启动哨兵模式

优点

• 哨兵集群，基于主从复制模式，所有主从配置的优点他都有

• 主从可以切换，故障可以转移，系统可用性会更好

• 哨兵模式就是主从模式的升级，手动到自动，更加健壮

缺点

• redis不好在线扩容，集群容量一旦到达上限，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

哨兵模式全部配置

完整的哨兵模式配置文件 sentinel.conf

# Example sentinel.conf
  
 # 哨兵sentinel实例运行的端口 默认26379
 port 26379
  
 # 哨兵sentinel的工作目录
 dir /tmp
  
 # 哨兵sentinel监控的redis主节点的 ip port 
 # master-name  可以自己命名的主节点名字 只能由字母A-z、数字0-9 、这三个字符".-_"组成。
 # quorum 当这些quorum个数sentinel哨兵认为master主节点失联 那么这时 客观上认为主节点失联了
 # sentinel monitor <master-name> <ip> <redis-port> <quorum>
 sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 1
  
 # 当在Redis实例中开启了requirepass foobared 授权密码 这样所有连接Redis实例的客户端都要提供密码
 # 设置哨兵sentinel 连接主从的密码 注意必须为主从设置一样的验证密码
 # sentinel auth-pass <master-name> <password>
 sentinel auth-pass mymaster MySUPER--secret-0123passw0rd
  
  
 # 指定多少毫秒之后 主节点没有应答哨兵sentinel 此时 哨兵主观上认为主节点下线 默认30秒
 # sentinel down-after-milliseconds <master-name> <milliseconds>
 sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000
  
 # 这个配置项指定了在发生failover主备切换时最多可以有多少个slave同时对新的master进行 同步，
 这个数字越小，完成failover所需的时间就越长，
 但是如果这个数字越大，就意味着越 多的slave因为replication而不可用。
 可以通过将这个值设为 1 来保证每次只有一个slave 处于不能处理命令请求的状态。
 # sentinel parallel-syncs <master-name> <numslaves>
 sentinel parallel-syncs mymaster 1
  
  
  
 # 故障转移的超时时间 failover-timeout 可以用在以下这些方面： 
 #1. 同一个sentinel对同一个master两次failover之间的间隔时间。
 #2. 当一个slave从一个错误的master那里同步数据开始计算时间。直到slave被纠正为向正确的master那里同步数据时。
 #3.当想要取消一个正在进行的failover所需要的时间。  
 #4.当进行failover时，配置所有slaves指向新的master所需的最大时间。不过，即使过了这个超时，slaves依然会被正确配置为指向master，但是就不按parallel-syncs所配置的规则来了
 # 默认三分钟
 # sentinel failover-timeout <master-name> <milliseconds>
 sentinel failover-timeout mymaster 180000
  
 # SCRIPTS EXECUTION
  
 #配置当某一事件发生时所需要执行的脚本，可以通过脚本来通知管理员，例如当系统运行不正常时发邮件通知相关人员。
 #对于脚本的运行结果有以下规则：
 #若脚本执行后返回1，那么该脚本稍后将会被再次执行，重复次数目前默认为10
 #若脚本执行后返回2，或者比2更高的一个返回值，脚本将不会重复执行。
 #如果脚本在执行过程中由于收到系统中断信号被终止了，则同返回值为1时的行为相同。
 #一个脚本的最大执行时间为60s，如果超过这个时间，脚本将会被一个SIGKILL信号终止，之后重新执行。
  
 #通知型脚本:当sentinel有任何警告级别的事件发生时（比如说redis实例的主观失效和客观失效等等），将会去调用这个脚本，
 #这时这个脚本应该通过邮件，SMS等方式去通知系统管理员关于系统不正常运行的信息。调用该脚本时，将传给脚本两个参数，
 #一个是事件的类型，
 #一个是事件的描述。
 #如果sentinel.conf配置文件中配置了这个脚本路径，那么必须保证这个脚本存在于这个路径，并且是可执行的，否则sentinel无法正常启动成功。
 #通知脚本
 # sentinel notification-script <master-name> <script-path>
   sentinel notification-script mymaster /var/redis/notify.sh
  
 # 客户端重新配置主节点参数脚本
 # 当一个master由于failover而发生改变时，这个脚本将会被调用，通知相关的客户端关于master地址已经发生改变的信息。
 # 以下参数将会在调用脚本时传给脚本:
 # <master-name> <role> <state> <from-ip> <from-port> <to-ip> <to-port>
 # 目前<state>总是“failover”,
 # <role>是“leader”或者“observer”中的一个。 
 # 参数 from-ip, from-port, to-ip, to-port是用来和旧的master和新的master(即旧的slave)通信的
 # 这个脚本应该是通用的，能被多次调用，不是针对性的。
 # sentinel client-reconfig-script <master-name> <script-path>
 sentinel client-reconfig-script mymaster /var/redis/reconfig.sh

缓存穿透与雪崩

缓存穿透

查不到

缓存穿透的概念很简单，用户想要查询一个数据，发现redis内存数据库没有，也就是缓存没有命中，于是向持久层数据库查询。发现也没有，于是本次查询失败。

当用户很多的时候，缓存都没有命中（秒杀！），于是都去请求了持久层数据库。这会给持久层数据库造成很大的压力，这时候就相当于出现了缓存穿透。洪水攻击。数据库也查不到就没有缓存，就会一直与数据库访问。

解决方案

布隆过滤器

布隆过滤器是一种数据结构

对所有可能查询的参数以Hash的形式存储，以便快速确定是否存在这个值，在控制层先进行拦截校验，校验不通过直接打回，减轻了存储系统的压力。

缓存空对象

一次请求若在缓存和数据库中都没找到，就在缓存中方一个空对象用于处理后续这个请求。

这种方法存在的问题

• 如果空值能够被缓存起来，这就意味着缓存需要更多的空间存储更多的键，因为这当中可能会有很多的空值的键；

• 即使对空值设置了过期时间，还是会存在缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不一致，这对于需要保持一致性的业务会有影响

缓存击穿

查询量太大 缓存过期

相较于缓存穿透，缓存击穿的目的性更强，一个存在的key，在缓存过期的一刻，同时有大量的请求，这些请求都会击穿到DB，造 。这就是缓存被击穿，只是针对其中某个key的缓存不可用而导致击穿，但是其他的key依然可以使用缓存响应。

比如热搜排行上，一个热点新闻被同时大量访问就可能导致缓存击穿。

解决方案

• 设置热点数据永不过期

这样就不会出现热点数据过期的情况，但是当Redis内存空间满的时候也会清理部分数据，而且此种方案会占用空间，一旦热点数据多了起来，就会占用部分空间。

• 加互斥锁(分布式锁)

在访问key之前，采用SETNX（set if not exists）来设置另一个短期key来锁住当前key的访问，访问结束再删除该短期key。保证同时刻只有一个线程访问。这样对锁的要求就十分高。

缓存雪崩

在某一个时间段，缓存集中过期失效或者redis宕机

大量的key设置了相同的过期时间，导致在缓存在同一时刻全部失效，造成瞬时DB请求量大、压力骤增，引起雪崩。

解决方案

• redis高可用

这个思想的含义是，既然redis有可能挂掉，那我多增设几台redis，这样一台挂掉之后其他的还可以继续工作，其实就是搭建的集群(异地多活)

• 限流降级

这个解决方案的思想是，在缓存失效后，通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。比如对某个key只允许一个线程查询数据和写缓存，其他线程等待。

• 数据预热

数据加热的含义就是在正式部署之前，我先把可能的数据先预先访问一遍，这样部分可能大量访问的数据就会加载到缓存中。在即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的key，设置不同的过期时间，让缓存失效的时间点尽量均匀。