Redis高可用之温故

redis保证高可用主要有三种方式，主从、哨兵、集群。
1、主从复制
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，后者称为从节点slave，且数据的复制是单向的。redis主从复制支持主从同步和聪聪同步。
主从复制作用：

• 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方式；
• 故障恢复，当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；
• 负载均衡，在主从复制的基础上，配置读写分离，可以由主节点提供写服务，从节点提供读服务，分担服务器负载；
• 高可用基础，是哨兵和集群能够实现高可用的基础；
  主从复制的拓扑结构可以支持单层或多层的复制关系，可以分为一主一从、一主多从、树状主从结构。

2、哨兵
主从复制存在一个问题，没法完成自动故障转移，因此需要一个方案来完成自动故障转移，出现了Sentinel哨兵模式。

sentinel哨兵模式由两部分组成，哨兵节点和数据节点；

• 哨兵节点，哨兵系统由一个或多个哨兵节点组成，哨兵节点是特殊的redis节点，不存储数据，对数据节点进行监控；
• 数据节点，主节点和从节点都是数据节点；

sentinel哨兵模式在复制的基础上，实现了自动化故障转移的功能。原理是通过哨兵节点完成对数据节点的监控、下线、故障转移。
3、集群
哨兵解决了高可用的问题，没法解决分布式问题，因此储下来集群模式，一举解决高可用和分布式问题。

• 数据分区，数据分区是集群最核心的功能，集群将数据分散到多个节点，一方面突破了redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加，另一个方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提供了集群的响应能力。
• 高可用，集群支持主从复制和主节点的自动故障转移功能，当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。
  集群中数据分区方式由三种，节点取余分区、一致性哈希分区、虚拟槽分区。

4、缓存
redis的高可用除了模式之外，还需考虑缓存设计，避免缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩。

• 缓存击穿
  一个并非访问量较大的key在某个时间过期，导致所有的请求直接打到DB上。
  
  解决方案，加锁，比如请求查询A，发现缓存中没有，对A这个key加锁，同时去数据库查询数据库并写入缓存，再返回，这样后面的请求就可以从缓存拿到数据了。
• 缓存穿透
  缓存穿透是指查询缓存和数据库中都不存在的数据，这样每次请求直接打到DB，就好像缓存不存在一样。
  
  缓存穿透及那个导致不存在的数据每次请求都打到DB去查询，失去了缓存保护DB的意义。缓存穿透可能是自身业务代码引起的，也可能是恶意攻击导致。
  解决方案，缓存空值/默认值，在数据库中没有之后，把一个空值或默认值保存到缓存，之后再访问这个数据，则会从缓存中拿到，这样就保护了DB。缓存设置空值时注意设置过期时间。另一种解决方案是使用布隆过滤器。
• 缓存雪崩
  某一时间发生大规模的缓存失效的情况，如宕机、大量key过期，导致大量的请求直接打到DB，可能导致整个系统的崩溃，即为雪崩。
  
  解决方案，提供缓存可用性，如集群模式；也可以设置不同的过期时间，避免大量的缓存在同一时间过期，如把不同的key过期时间随机生成；还可以服务熔断或服务降级。