Redis分布式缓存

1.Redis保证高可用

• 主从模式

只有一个主节点，和多个从节点，主节点进行写，然后会把数据同步到所有从节点上，而从节点只能读，用来缓冲高并发读下的流量冲击。缺点在于，主节点宕机后，需要手动设置把一个从节点提到主节点的位置，费时费力并且还会造成一段时间的停止服务。

• 哨兵模式

哨兵进程通过发送哨兵命令来监控主从节点是否宕机，一旦发现主节点挂了，哨兵进程之间就会选举产生新的Master节点。

• 集群模式

由于每台Redis机器都存储相同数据，很浪费内存。因此可以让数据分片，每台redis机器上都存储不同的内容。

2.Redis持久化

RDB

• RDB：把内存中的所有数据都记录保存在磁盘中一个RDB文件。当Redis实例故障重启后，能够从磁盘读取快照文件恢复数据。一般默认关机会自动保存，redis.conf中有触发RDB的机制，save 900 1 表示900秒内如果至少有一个key被修改，则执行bgsave后台保存。

• 本质是fork主进程得到子进程，子进程复制主进程的页表，通过页表来读取物理内存。

• 当主进程执行写操作时，采用copy-on -write会先拷贝一份数据，再执行写操作。

• 缺点：耗时，两次备份之间宕机会丢失数据。

AOF

• AOF：redis处理的每一个写命令都记录在AOF文件中，Redis只需要重新执行一遍AOF中的写命令就可以恢复数据。实现时通过服务器创建一个没有网络连接的伪客户端(因为Redis命令只能在客户端上下文中进行)，然后从AOF文件读一条指令，并写入到Redis中，不断重复。
• RDB记录的是值，而AOF记录的操作中含有很多无效信息，因此AOF文件会比RDB文件大很多。
• 缺点：AOF的文件体积可能会越来越大，比如不断对同一条记录添加删除添加删除。因此可以使用bgrewriteaof命令，让AOF文件执行重写功能，以最少的命令达到同样效果。(比如对相同key的覆盖操作)
• AOF安全性比RDB高，数据恢复优先级先选AOF。

系统优先使用AOF持久化进行数据复原；若AOF关闭则使用RDB文件进行还原。

3.Redis主从同步

主节点负责写操作，其余的所有从节点负责读操作。主节点需要向从节点进行数据同步。

• 全量同步：执行bgsave生成RDB+新的数据log，都发送给slave进行同步。从节点第一次和主节点会采用全量同步，master判断replid回复id一致则进行增量同步。
• 增量同步：一般发生在从节点重启的情况。不需要发送RDB，仅发送offset后的数据。repl_baklog本质是一个环形数组，当master的offset和slave相差超过整个环时，master上还没同步的数据被覆盖了，因此slave需要去主节点内存中做全量同步。

• 优化主从同步
  • 主节点启用无磁盘复制，因为RDB正常是先写到磁盘中，然后再进行网络传输。启用后RDB直接写到网络IO流中传输，避免了磁盘IO。
  • Redis单节点内存占用不要太大，减少RDB导致的过多磁盘IO。
  • 提高repl_baklog的大小；从节点及时同步。
  • 减轻集群中master节点同步的压力，主-从-从结构，由同步了的从节点接下去给其它从节点进行同步。

4.哨兵机制

哨兵的作用：①监控主从节点是否按照预期工作②主节点故障后会将一个从节点提升为主节点③通知redis客户端

• 选举规则

  • 哨兵会每隔1秒钟向redis发送ping命令进行心跳监测，如果发现主节点故障，则开始选举新的master。
  • 首先排除和主节点断开时间很长的slave
  • 然后判断从节点的优先级，越小优先级越高
  • 如果优先级一样则判定offset，越大说明数据越新
  • 最后是slave节点的运行id，越小优先级越高。
  • 选举成功后修改原先主节点的配置文件，变成slave节点。

• RedisTemplate 配置读(从)写(主)分离

  • 引入maven依赖
  • 配置哨兵集群地址(redis-sentinel s1/sentinel.conf 启动哨兵节点)
  • 配置读写分离

@Bean
public LettuceClientConfigurationBuilderCustomizer clientConfigurationBuilderCustomizer(){
    return clientConfigurationBuilder -> clientConfigurationBuilder.readFrom(ReadFrom.REPLICA_PREFERRED);
}

• 哨兵模式下如何选取新的主节点

哨兵节点先给redis集群中的节点发送心跳包，对方未回应且超过一定数量哨兵节点都认为该节点下线，则该节点下线。

如果下线的是主节点，则哨兵集群中会先选择一个哨兵leader(每个哨兵给自己投票)，然后由哨兵leader选主节点。依据的优先级：

①从节点优先级最大的作为主节点②复制偏移最大的作为主节点③runid最小的作为主节点。

5.分片集群

解决主从集群①高并发写②海量数据存储的问题。

多个master节点之间相互做哨兵，相互发送心跳监测。