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如何保证Redis的高并发和高可用?redis的主从复制原理能介绍一下么?

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就是如果你用redis缓存技术的话,肯定要考虑如何用redis来加多台机器,保证redis是高并发的,还有就是如何让Redis保证自己不是挂掉以后就直接死掉了,redis高可用
redis高并发、高可用、缓存一致性


redis高并发:主从架构,一主多从,一般来说,很多项目其实就足够了,单主用来写入数据,单机几万QPS,多从用来查询数据,多个从实例可以提供每秒10万的QPS。


redis高并发的同时,还需要容纳大量的数据:一主多从,每个实例都容纳了完整的数据,比如redis主就10G的内存量,其实你就最对只能容纳10g的数据量。如果你的缓存要容纳的数据量很大,达到了几十g,甚至几百g,或者是几t,那你就需要redis集群,而且用redis集群之后,可以提供可能每秒几十万的读写并发。


1 如何保证Redis的高并发和高可用?

redis高可用:如果你做主从架构部署,其实就是加上哨兵就可以了,就可以实现,任何一个实例宕机,自动会进行主备切换。


1、redis高并发跟整个系统的高并发之间的关系
redis,你要搞高并发的话,不可避免,要把底层的缓存搞得很好
mysql,高并发,做到了,那么也是通过一系列复杂的分库分表,订单系统,事务要求的,QPS到几万,比较高了
要做一些电商的商品详情页,真正的超高并发,QPS上十万,甚至是百万,一秒钟百万的请求量
光是redis是不够的,但是redis是整个大型的缓存架构中,支撑高并发的架构里面,非常重要的一个环节
首先,你的底层的缓存中间件,缓存系统,必须能够支撑的起我们说的那种高并发,其次,再经过良好的整体的缓存架构的设计(多级缓存架构、热点缓存),支撑真正的上十万,甚至*偻虻母卟⒎


2、redis不能支撑高并发的瓶颈在哪里?


单机


3、如果redis要支撑超过10万+的并发,那应该怎么做?


单机的redis几乎不太可能说QPS超过10万+,除非一些特殊情况,比如你的机器性能特别好,配置特别高,物理机,维护做的特别好,而且你的整体的操作不是太复杂;
读写分离,一般来说,对缓存,一般都是用来支撑读高并发的,写的请求是比较少的,可能写请求也就一秒钟几千,一两千,大量的请求都是读,一秒钟二十万次读;读写分离


主从架构 -> 读写分离 -> 支撑10万+读QPS的架构



1 redis replication


redis主从架构 -> 读写分离架构 -> 可支持水*扩展的读高并发架构


2、redis replication的核心机制


(1)redis采用异步方式复制数据到slave节点,不过redis 2.8开始,slave node会周期性地确认自己每次复制的数据量
(2)一个master node是可以配置多个slave node的
(3)slave node也可以连接其他的slave node
(4)slave node做复制的时候,是不会block master node的正常工作的
(5)slave node在做复制的时候,也不会block对自己的查询操作,它会用旧的数据集来提供服务; 但是复制完成的时候,需要删除旧数据集,加载新数据集,这个时候就会暂停对外服务了
(6)slave node主要用来进行横向扩容,做读写分离,扩容的slave node可以提高读的吞吐量


slave,高可用性,有很大的关系


3、master持久化对于主从架构的安全保障的意义


如果采用了主从架构,那么建议必须开启master node的持久化!


不建议用slave node作为master node的数据热备,因为那样的话,如果你关掉master的持久化,可能在master宕机*舻氖焙蚴菔强盏模缓罂赡芤痪粗疲瑂alve node数据也丢了


master -> RDB和AOF都关闭了 -> 全部在内存中


master宕机,*簦敲挥斜镜厥菘梢曰指吹模缓缶突嶂苯尤衔约篒DE数据是空的


master就会将空的数据集同步到slave上去,所有slave的数据全部清空


100%的数据丢失


master节点,必须要使用持久化机制


第二个,master的各种备份方案,要不要做,万一说本地的所有文件丢失了; 从备份中挑选一份rdb去恢复master; 这样才能确保master启动的时候,是有数据的


即使采用了后续讲解的高可用机制,slave node可以自动接管master node,但是也可能sentinal还没有检测到master failure,master node就自动*袅耍故强赡艿贾律厦娴乃衧lave node数据清空故障



主从架构的核心原理


当启动一个slave node的时候,它会发送一个PSYNC命令给master node


如果这是slave node重新连接master node,那么master node仅仅会复制给slave部分缺少的数据; 否则如果是slave node第一次连接master node,那么会触发一次full resynchronization


开始full resynchronization的时候,master会启动一个后台线程,开始生成一份RDB快照文件,同时还会将从客户端收到的所有写命令缓存在内存中。RDB文件生成完毕之后,master会将这个RDB发送给slave,slave会先写入本地磁盘,然后再从本地磁盘加载到内存中。然后master会将内存中缓存的写命令发送给slave,slave也会同步这些数据。


slave node如果跟master node有网络故障,断开了连接,会自动重连。master如果发现有多个slave node都来重新连接,仅仅会启动一个rdb save操作,用一份数据服务所有slave node。


主从复制的断点续传


从redis 2.8开始,就支持主从复制的断点续传,如果主从复制过程中,网络连接断掉了,那么可以接着上次复制的地方,继续复制下去,而不是从头开始复制一份


master node会在内存中常见一个backlog,master和slave都会保存一个replica offset还有一个master id,offset就是保存在backlog中的。如果master和slave网络连接断掉了,slave会让master从上次的replica offset开始继续复制


但是如果没有找到对应的offset,那么就会执行一次resynchronization


无磁盘化复制


master在内存中直接创建rdb,然后发送给slave,不会在自己本地落地磁盘了


repl-diskless-sync
repl-diskless-sync-delay,等待一定时长再开始复制,因为要等更多slave重新连接过来


过期key处理


slave不会过期key,只会等待master过期key。如果master过期了一个key,或者通过LRU淘汰了一个key,那么会模拟一条del命令发送给slave。



redis的主从复制原理能介绍一下么?

1、复制的完整流程



(1)slave node启动,仅仅保存master node的信息,包括master node的host和ip,但是复制流程没开始


master host和ip是从哪儿来的,redis.conf里面的slaveof配置的


(2)slave node内部有个定时任务,每秒检查是否有新的master node要连接和复制,如果发现,就跟master node建立socket网络连接
(3)slave node发送ping命令给master node
(4)口令认证,如果master设置了requirepass,那么salve node必须发送masterauth的口令过去进行认证
(5)master node第一次执行全量复制,将所有数据发给slave node
(6)master node后续持续将写命令,异步复制给slave node


2、数据同步相关的核心机制


指的就是第一次slave连接msater的时候,执行的全量复制,那个过程里面你的一些细节的机制


(1)master和slave都会维护一个offset


master会在自身不断累加offset,slave也会在自身不断累加offset
slave每秒都会上报自己的offset给master,同时master也会保存每个slave的offset


这个倒不是说特定就用在全量复制的,主要是master和slave都要知道各自的数据的offset,才能知道互相之间的数据不一致的情况


(2)backlog


master node有一个backlog,默认是1MB大小
master node给slave node复制数据时,也会将数据在backlog中同步写一份
backlog主要是用来做全量复制中断候的增量复制的


(3)master run id


info server,可以看到master run id
如果根据host+ip定位master node,是不靠谱的,如果master node*艋蛘呤莩鱿至吮浠敲磗lave node应该根据不同的run id区分,run id不同就做全量复制
如果需要不更改run id*魊edis,可以使用redis-cli debug reload命令


(4)psync


从节点使用psync从master node进行复制,psync runid offset
master node会根据自身的情况返回响应信息,可能是FULLRESYNC runid offset触发全量复制,可能是CONTINUE触发增量复制


3、全量复制


(1)master执行bgsave,在本地生成一份rdb快照文件
(2)master node将rdb快照文件发送给salve node,如果rdb复制时间超过60秒(repl-timeout),那么slave node就会认为复制失败,可以适当调节大这个参数
(3)对于千兆网卡的机器,一般每秒传输100MB,6G文件,很可能超过60s
(4)master node在生成rdb时,会将所有新的写命令缓存在内存中,在salve node保存了rdb之后,再将新的写命令复制给salve node
(5)client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60,如果在复制期间,内存缓冲区持续消耗超过64MB,或者一次性超过256MB,那么停止复制,复制失败
(6)slave node接收到rdb之后,清空自己的旧数据,然后重新加载rdb到自己的内存中,同时基于旧的数据版本对外提供服务
(7)如果slave node开启了AOF,那么会立即执行BGREWRITEAOF,重写AOF


rdb生成、rdb通过网络拷贝、slave旧数据的清理、slave aof rewrite,很耗费时间


如果复制的数据量在4G~6G之间,那么很可能全量复制时间消耗到1分半到2分钟


4、增量复制


(1)如果全量复制过程中,master-slave网络连接断掉,那么salve重新连接master时,会触发增量复制
(2)master直接从自己的backlog中获取部分丢失的数据,发送给slave node,默认backlog就是1MB
(3)msater就是根据slave发送的psync中的offset来从backlog中获取数据的


5、heartbeat


主从节点互相都会发送heartbeat信息


master默认每隔10秒发送一次heartbeat,salve node每隔1秒发送一个heartbeat


6、异步复制


master每次接收到写命令之后,现在内部写入数据,然后异步发送给slave node



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