Redis第二十八讲 Redis集群脑裂数据丢失问题与集群是否完整才能对外提供服务

本文探讨了Redis集群中的脑裂现象,即因网络问题导致两个主节点并存,引发数据丢失。文章分析了数据丢失的原因,并提出预防脑裂的解决方案,包括设置min-slaves-to-write和min-slaves-max-lag参数。同时,讨论了集群在不完整状态下是否仍能提供服务,以及为何推荐使用奇数个master节点。

集群脑裂数据丢失问题

所谓的脑裂,就是指在主从集群中,同时有两个主节点,它们都能接收写请求。而脑裂最直接的影响,就是客户端不知道应该往哪个主节点写入数据,结果就是不同的客户端会往不同的主节点上写入数据。而且,严重的话,脑裂会进一步导致数据丢失。

redis的集群脑裂是指因为网络问题,导致redis master节点跟redis slave节点和sentinel集群处于不同的网络分区,此时因为sentinel集群无法感知到master的存在,所以将slave节点提升为master节点。此时存在两个不同的master节点,就像一个大脑分裂成了两个。

集群脑裂问题中,如果客户端还在基于原来的master节点继续写入数据,那么新的master节点将无法同步这些数据,当网络问题解决之后,sentinel集群将原先的master节点降为slave节点,此时再从新的master中同步数据,将会造成大量的数据丢失。

数据丢失的原因

  • 确认是不是数据同步出现了问题 在主从集群中发生数据丢失,最常见的原因就是主库的数据还没有同步到从库,结果主库发生了故障,等从库升级为主库后,未同步的数据就丢失了。
    在这里插入图片描述

如果是这种情况的数据丢失,我们可以通过比对主从库上的复制进度差值来进行判断,也就是计算 master_repl_offset 和 slave_repl_offset 的差值。如果从库上的 slave_repl_offset 小于原主库的 master_repl_offset,那么,我们就可以认定数据丢失是由数据同步未完成导致的。
在这里插入图片描述

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### Redis Cluster Split-Brain 问题及解决方案 Redis Cluster 是一种分布式数据库架构,旨在通过数据分片和节点间通信提供高可用性和扩展性。然而,在某些网络分区或故障情况下,可能会出现 **Split-Brain(脑裂)** 问题,即集群中的多个子集独立运行并认为自己是“合法”的主节点集合,从而导致数据不一致和服务中断。 #### Split-Brain 的成因 在 Redis Cluster 中,每个节点定期发送心跳包以检测其他节点的状态。如果某个节点在一定时间内未响应,则被认为下线。当网络分区发生时,不同子集的节点可能无法相互通信,并各自独立地将部分节点标记为下线,进而选举新的主节点。这种情况下,集群被分割成两个或多个独立的部分,每个部分都可能继续处理客户端请求,造成数据冲突[^2]。 #### Split-Brain 的影响 1. 数据不一致性:不同子集可能对相同的键值进行修改,导致数据冲突。 2. 客户端行为异常:客户端可能连接到不同的子集,读取或入不一致的数据。 3. 服务不可用:在脑裂恢复过程中,需要手动或自动合并数据,可能导致服务中断。 #### 解决方案预防措施 ##### 1. 使用奇数个节点部署集群 为了提高集群对网络分区的容忍度,建议使用奇数个节点构建集群。例如,三主三从的结构比两主两从更能有效避免脑裂情况的发生。这样可以确保大多数节点能够达成共识,防止孤立节点形成合法子集。 ##### 2. 启用 `cluster-require-full-coverage` 参数 Redis 提供了 `cluster-require-full-coverage` 配置项来控制是否允许部分节点故障时整个集群继续对外提供服务。默认情况下该参数为开启状态,表示只有当所有哈希槽都被覆盖时,集群才接受操作。若关闭此选项,则即使部分节点失效,剩余节点仍可提供服务,但增加了脑裂风险。因此,在关键业务场景中应谨慎调整此参数[^2]。 ##### 3. 引入外部仲裁机制 引入外部协调服务(如 ZooKeeper、Consul 或 etcd)作为第三方投票机制,帮助集群判断哪个子集应该保留为主节点集合。这种方式可以显著降低脑裂发生的概率,但也增加了系统复杂性和运维成本。 ##### 4. 设置合理的超时时间 Redis Cluster 使用 `cluster-node-timeout` 参数定义节点被认为失败的时间阈值。适当调高该值可以在短暂网络波动期间避免误判节点下线,从而减少脑裂的可能性。但需注意,过高的超时值可能导致故障转移延迟增加。 ##### 5. 客户端感知重试策略 客户端应具备识别集群拓扑变化的能力,并支持自动重连重试机制。当发现连接的节点属于非主节点集合时,应主动切换至正确的主节点,以保证数据的一致性和服务连续性。 ##### 6. 监控报警 建立完善的监控体系,实时跟踪集群状态、节点健康状况以及网络连通性。一旦检测到潜在脑裂风险(如多个主节点同时存在),立即触发告警通知管理员介入处理。 ### 示例代码:检查当前集群配置 ```bash # 查看 cluster-node-timeout 设置 redis-cli -c config get cluster-node-timeout # 查看 cluster-require-full-coverage 设置 redis-cli -c config get cluster-require-full-coverage ``` ###
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