這可能是目前最全的Redis高可用技術解決方案

來自：CRUG（ID：rediscn）

作者：張冬洪，極數雲舟資料庫架構師、極數學院聯合創始人、前新浪微博高階DBA、Redis中國使用者組主席、阿裡雲MVP。

本文主要針對 Redis 常見的幾種使用方式及其優缺點展開分析。

Redis常見的幾種主要使用方式：

• Redis 單副本

• Redis 多副本（主從）

• Redis Sentinel（哨兵）

• Redis Cluster

• Redis 自研

Redis各種使用方式的優缺點：

Redis 單副本，採用單個Redis節點部署架構，沒有備用節點實時同步資料，不提供資料持久化和備份策略，適用於資料可靠性要求不高的純快取業務場景。

優點：

1、架構簡單、部署方便

2、高價效比，當快取使用時無需備用節點（單實體可用性可以用supervisor或crontab保證），當然為了滿足業務的高可用性，也可以犧牲一個備用節點，但同時刻只有一個實體對外提供服務。

3、高效能

缺點：

1、不保證資料的可靠性

2、當快取使用，行程重啟後，資料丟失，即使有備用的節點解決高可用性，但是仍然不能解決快取預熱問題，因此不適用於資料可靠性要求高的業務。

3、高效能受限於單核CPU的處理能力（Redis是單執行緒機制），CPU為主要瓶頸，所以適合操作命令簡單，排序、計算較少的場景。也可以考慮用memcached替代。

優點：

1、高可靠性，一方面，採用雙機主備架構，能夠在主庫出現故障時自動進行主備切換，從庫提升為主庫提供服務，保證服務平穩執行。另一方面，開啟資料持久化功能和配置合理的備份策略，能有效的解決資料誤操作和資料異常丟失的問題。

2、讀寫分離策略，從節點可以擴充套件主庫節點的讀能力，有效應對大併發量的讀操作。

缺點：

1、故障恢複復雜，如果沒有RedisHA系統（需要開發），當主庫節點出現故障時，需要手動將一個從節點晉升為主節點，同時需要通知業務方變更配置，並且需要讓其他從庫節點去複製新主庫節點，整個過程需要人為幹預，比較繁瑣。

2、主庫的寫能力受到單機的限制，可以考慮分片

3、主庫的儲存能力受到單機的限制，可以考慮Pika

4、原生複製的弊端在早期的版本也會比較突出，如：Redis複製中斷後，Slave會發起psync，此時如果同步不成功，則會進行全量同步，主庫執行全量備份的同時可能會造成毫秒或秒級的卡頓；又由於COW機制，導致極端情況下的主庫記憶體上限溢位，程式異常退出或宕機；主庫節點生成備份檔案導致伺服器磁碟IO和CPU（壓縮）資源消耗；傳送數GB大小的備份檔案導致伺服器出口頻寬暴增，阻塞請求。建議升級到最新版本。

Redis Sentinel是社群版本推出的原生高可用解決方案，Redis Sentinel部署架構主要包括兩部分：Redis Sentinel叢集和Redis資料叢集，其中Redis Sentinel叢集是由若干Sentinel節點組成的分散式叢集。可以實現故障發現、故障自動轉移、配置中心和客戶端通知。Redis Sentinel的節點數量要滿足2n+1（n>=1）的奇數個。

優點：

1、Redis Sentinel叢集部署簡單

2、能夠解決Redis主從樣式下的高可用切換問題

3、很方便實現Redis資料節點的線形擴充套件，輕鬆突破Redis自身單執行緒瓶頸，可極大滿足對Redis大容量或高效能的業務需求。

4、可以實現一套Sentinel監控一組Redis資料節點或多組資料節點

缺點：

1、部署相對Redis 主從樣式要複雜一些，原理理解更繁瑣

2、資源浪費，Redis資料節點中slave節點作為備份節點不提供服務

3、Redis Sentinel主要是針對Redis資料節點中的主節點的高可用切換，對Redis的資料節點做失敗判定分為主觀下線和客觀下線兩種，對於Redis的從節點有對節點做主觀下線操作，並不執行故障轉移。

4、不能解決讀寫分離問題，實現起來相對複雜

建議：

1、如果監控同一業務，可以選擇一套Sentinel叢集監控多組Redis資料節點的方案，反之選擇一套Sentinel監控一組Redis資料節點的方案

2、sentinel monitor 配置中的建議設定成Sentinel節點的一半加1，當Sentinel部署在多個IDC的時候，單個IDC部署的Sentinel數量不建議超過（Sentinel數量 – quorum）。

3、合理設定引數，防止誤切，控制切換靈敏度控制

1. quorum

2. down-after-milliseconds 30000

3. failover-timeout 180000

4. maxclient

5. timeout

4、部署的各個節點伺服器時間儘量要同步，否則日誌的時序性會混亂

5、Redis建議使用pipeline和multi-keys操作，減少RTT次數，提高請求效率

6、自行搞定配置中心（zookeeper），方便客戶端對實體的連結訪問

Redis Cluster是社群版推出的Redis分散式叢集解決方案，主要解決Redis分散式方面的需求，比如，當遇到單機記憶體，併發和流量等瓶頸的時候，Redis Cluster能起到很好的負載均衡的目的。Redis Cluster叢集節點最小配置6個節點以上（3主3從），其中主節點提供讀寫操作，從節點作為備用節點，不提供請求，只作為故障轉移使用。Redis Cluster採用虛擬槽分割槽，所有的鍵根據雜湊函式對映到0～16383個整數槽內，每個節點負責維護一部分槽以及槽所印對映的鍵值資料。

優點：

1、無中心架構

2、資料按照slot儲存分佈在多個節點，節點間資料共享，可動態調整資料分佈。

3、可擴充套件性，可線性擴充套件到1000多個節點，節點可動態新增或刪除。

4、高可用性，部分節點不可用時，叢集仍可用。透過增加Slave做standby資料副本，能夠實現故障自動failover，節點之間透過gossip協議交換狀態資訊，用投票機制完成Slave到Master的角色提升。

5、降低運維成本，提高系統的擴充套件性和可用性。

缺點：

1、Client實現複雜，驅動要求實現Smart Client，快取slots mapping資訊並及時更新，提高了開發難度，客戶端的不成熟影響業務的穩定性。目前僅JedisCluster相對成熟，異常處理部分還不完善，比如常見的“max redirect exception”。

2、節點會因為某些原因發生阻塞（阻塞時間大於clutser-node-timeout），被判斷下線，這種failover是沒有必要的。

3、資料透過非同步複製,不保證資料的強一致性。

4、多個業務使用同一套叢集時，無法根據統計區分冷熱資料，資源隔離性較差，容易出現相互影響的情況。

5、Slave在叢集中充當“冷備”，不能緩解讀壓力，當然可以透過SDK的合理設計來提高Slave資源的利用率。

6、key批次操作限制，如使用mset、mget目前只支援具有相同slot值的key執行批次操作。對於對映為不同slot值的key由於keys 不支援跨slot查詢，所以執行mset、mget、sunion等操作支援不友好。

7、key事務操作支援有限，只支援多key在同一節點上的事務操作，當多個key分佈於不同的節點上時無法使用事務功能。

8、key作為資料分割槽的最小粒度，因此不能將一個很大的鍵值物件如hash、list等對映到不同的節點。

9、不支援多資料庫空間，單機下的redis可以支援到16個資料庫，叢集樣式下只能使用1個資料庫空間，即db 0。

10、複製結構只支援一層，從節點只能複製主節點，不支援巢狀樹狀複製結構。

11、避免產生hot-key，導致主庫節點成為系統的短板。

12、避免產生big-key，導致網絡卡撐爆、慢查詢等。

13、重試時間應該大於cluster-node-time時間

14、Redis Cluster不建議使用pipeline和multi-keys操作，減少max redirect產生的場景。

Redis 自研的高可用解決方案，主要體現在配置中心、故障探測和failover的處理機制上，通常需要根據企業業務的實際線上環境來定製化。

優點：

1、高可靠性、高可用性

2、自主可控性高

3、貼切業務實際需求，可縮性好，相容性好

缺點：

1、實現複雜，開發成本高

2、需要建立配套的周邊設施，如監控，域名服務，儲存元資料資訊的資料庫等。

3、維護成本高