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企业级Nosql数据库和Redis集群

article 2025/1/8 2:09:52

一、关系数据库和Nosql数据库

关系数据库

定义：关系数据库是建立在关系模型基础上的数据库。它使用表格（关系）来存储数据，通过行和列的形式组织信息。例如，一个简单的学生信息表可能有 “学号”“姓名”“年龄”“班级” 等列，每一行代表一个学生的具体信息。
NoSQL 数据库
定义：NoSQL（Not Only SQL）数据库是一种非关系型数据库，它不依赖于传统的关系模型和 SQL 语言来处理数据。NoSQL 数据库主要用于处理大规模、高并发、分布式的数据存储和访问需求。

比较项目	关系数据库	NoSQL 数据库
数据模型	以表格形式组织数据，通过行和列存储，有主键和外键来维护关系	多种模型，包括键 - 值存储、文档存储、列族存储、图形存储等
数据操作语言	使用 SQL 进行数据定义、查询、更新和删除操作	没有统一标准语言，不同类型的 NoSQL 数据库有各自的查询语言，如 MongoDB 的类似 JSON 的语法、Neo4j 的 Cypher 语言等
数据一致性	通过事务处理机制保证强一致性，严格的事务保证一组操作要么全部成功要么全部失败	部分 NoSQL 数据库为了高可用性和高性能可能会牺牲一定的数据一致性，数据更新可能不会立即在所有节点同步
数据完整性	有成熟的完整性约束，如主键约束、外键约束、非空约束等确保数据质量	完整性约束相对较弱，不过部分数据库也有自己的验证机制
扩展性	在处理大规模、高并发数据时可能出现性能瓶颈，扩展相对复杂	具有高可扩展性，能通过添加服务器节点轻松扩展存储和处理能力，适合处理海量数据
性能和并发	在复杂查询和关联操作方面有优势，但在高并发读写场景下可能性能下降	高性能和高并发，简单的数据结构（如键 - 值存储）能快速处理读写操作，适用于缓存等场景
数据灵活性	数据模型相对固定，对于复杂的非结构化数据处理较困难	灵活的数据模型，能适应结构化、半结构化和非结构化数据，如文档存储可灵活处理各种内容
技术成熟度	有大量成熟的数据库管理系统，如 Oracle、MySQL、SQL Server 等，工具支持丰富	技术不断发展，部分 NoSQL 数据库相对较新，生态系统和工具支持在不断完善中
典型应用场景	适合数据一致性要求高、事务处理频繁的系统，如银行系统、企业资源规划（ERP）系统	适合大数据、高并发、分布式存储场景，如物联网系统、社交媒体平台、缓存系统等

二、Remote Dictionary Server

1.什么是redis

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、高性能的键 - 值（key - value）存储数据库，通常被归类为 NoSQL 数据库。

2.redis特性

速度极快：Redis 将数据存储在内存中，内存的读写速度比磁盘快得多。这使得 Redis 能够在极短的时间内处理大量的读写请求。例如，在一个高并发的电商系统中，Redis 可以快速地查询商品库存信息，响应时间可以达到亚毫秒级。
单线程架构（主要部分）：Redis 的核心部分是单线程的，这避免了多线程的上下文切换成本。它通过高效的事件循环（I/O 多路复用）机制来处理多个客户端的请求。例如，即使有数千个客户端同时向 Redis 发送请求，它也能高效地处理，不会因为线程切换而导致性能下，

3.应用场景

缓存：这是 Redis 最常见的应用场景之一。可以将经常访问的数据（如数据库查询结果、网页内容等）存储在 Redis 中。当客户端再次请求相同的数据时，直接从 Redis 中获取，而不是从较慢的数据源（如数据库或文件系统）中获取，大大提高了系统的响应速度。例如，一个新闻网站可以将热门新闻文章的内容缓存到 Redis 中。
消息队列：利用 Redis 的列表（List）数据结构可以实现简单的消息队列。生产者将消息添加到列表的一端，消费者从列表的另一端取出消息进行处理。例如，在一个分布式系统中，不同模块之间的异步通信可以通过 Redis 消息队列来实现。
计数器：可以使用 Redis 的原子操作来实现计数器功能。例如，统计网站的访问次数、文章的点赞数等。由于 Redis 的操作是原子性的，所以在高并发环境下也能保证计数的准确性。
排行榜：通过有序集合（Sorted Set）可以轻松地实现排行榜功能。例如，游戏中的玩家分数排行榜、电商平台的商品销量排行榜等，能够快速地更新排名并查询排名信息。

三、Redis安装

3.1 rpm包安装

dnf install redis -y

3.2源码安装

安装编译工具

执行编译命令

启动redis

编辑配置文件

其他主机安装

四、redis的主从复制

4.1 环境配置

R2 master

R1 slave

R3 slave

4.2 配置主从同步

1.修改master节点的配置文件

2.配置slave节点

3.测试

master

slave

五、redis哨兵

5.1什么是 Redis 哨兵（Sentinel）

Redis 哨兵是 Redis 高可用性（HA）解决方案的一个重要组件。它主要用于监控 Redis 主从节点的状态，在主节点出现故障时自动进行故障转移，将从节点提升为新的主节点，从而保证 Redis 服务的持续可用性。

5.2工作原理

监控（Monitoring）：
- 哨兵会定期（默认每 1 秒）向 Redis 主节点、从节点发送心跳（PING）命令，来检查它们是否正常运行。如果在配置的时间范围内（如 down - after - milliseconds 参数指定的时间）没有收到节点的有效响应，就会将该节点标记为 “主观下线（Subjectively Down，SDOWN）”。
通知（Notification）：
- 当一个哨兵将某个节点标记为 SDOWN 后，它会向其他哨兵发送消息，告知该节点可能出现故障。当多个（根据配置的 quorum 参数，例如多数派）哨兵都认为一个主节点下线时，这个主节点就会被标记为 “客观下线（Objectively Down，ODOWN）”。
故障转移（Failover）：
- 一旦主节点被标记为 ODOWN，哨兵们就会协商选举出一个哨兵来执行故障转移操作。这个当选的哨兵会从存活的从节点中选择一个合适的节点，将其提升为新的主节点。然后它会通知其他从节点，让它们成为新主节点的从节点，并且更新相关的配置。
配置提供者（Configuration Provider）：
- 哨兵会自动发现 Redis 的主从节点，并维护一个关于它们的配置信息列表。客户端可以连接到哨兵来获取当前 Redis 主节点的地址等配置信息，这样客户端就不需要手动维护主节点的信息，并且在主节点发生故障转移后，能够自动更新连接的主节点