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Redis - 高可用实现方案解析：主从复制与哨兵监控

article 2025/3/6 1:45:14

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Redis-入门到精通

Redis进阶系列

Redis进阶 - Redis主从工作原理详解

Redis-18Redis主从同步

Redis-19Redis哨兵Sentinel模式-Centos6.5上3台主机1主2从3哨兵的配置及通过代码访问哨兵

为了提升对高并发实时数据访问的性能，数据缓存组件应运而生，其中比较常见的就是Memcache和Redis。

Memcache是经典的内存缓存技术，对相关领域的支持比较丰富，各种框架都支持使用该技术。应用系统中经常用到的会话信息可以非常方便地保存到Memcache中，每个键保存的数据量最大为1 MB，支持的数据类型比较单一，仅支持字符串类型（string），不支持持久化操作。

Redis支持比较多的数据类型（string、list、set、sortset、hash），也支持集合计算（set类型），每个键的最大数据量为1 GB，支持持久化操作。Redis一般配合后端数据库使用，其存放的一般是用户当前频繁使用的数据。

组件	优点	缺点
Memcache	1. 支持客户端式分布式集群 2. 一致性哈希多核结构 3. 多线程读写性能高 4. 内存分配效率高	1. 不支持持久化 2. 仅支持字符串类型 3. 节点故障可能引发缓存穿透 4. 分布式需客户端实现 5. 单键最大1MB 6. 扩容复杂度高
Redis	1. 支持5种数据类型（String/List/Set/ZSet/Hash） 2. 支持持久化（RDB/AOF） 3. 高可用架构（主从+哨兵） 4. 支持分布式分片集群 5. 单线程无锁高性能 6. 单键最大1GB	1. 多线程并发读写性能低于Memcache 2. 内存碎片问题需定期清理 3. 集群模式下部分命令受限（如跨节点事务） 4. 持久化可能影响瞬时性能

Redis 实现高可用主要依靠两大机制：主从复制与哨兵监控。

Redis通过主从复制实现数据冗余与读写分离，支持全量同步和增量同步两种模式。

当从服务器首次连接主服务器或数据差异过大时触发全量同步：

全量同步流程：

在理解增量同步之前需要了解下面几个概念

复制偏移量：执行复制的主从服务器会以字节为单位维护一个复制的偏移量（offset）。
复制缓冲区：一个先进先出（first in first out，FIFO）的队列，用于存储服务器执行过的命令，每次执行命令时主服务器都会将命令记录下来，并存储在复制缓冲区。命令存储的仅仅是数据变更的操作，复制缓冲区的大小是1 MB。
服务器运行ID：每个Redis服务器会在启动时生成自己的服务器运行ID（runid），主服务器会将自己的运行ID发送给从服务器，从服务器将其保存起来，当主从服务器断线重连之后就可依据这一ID来判断当前主服务器是否是之前的主服务器，如果是，则启动增量同步，否则启动全量同步。

Redis 2.8+版本引入PSYNC命令优化断线重连场景：

核心逻辑：

通过runid验证主服务器身份
通过offset判断数据差异是否超出缓冲区容量（默认1MB）
增量同步仅传输丢失的命令，避免全量复制

PSYNC命令的执行流程。

（1）客户端向服务器发送SLAVEOF命令，让当前服务器成为从服务器。
（2）从服务器根据自己是否保存主服务器的运行ID来判断是否是第一次复制，如果是第一次复制，则继续执行第3步，否则跳转到第4步。
（3）从服务器向主服务器发送PSYNC ? -1命令进行全量同步。
（4）从服务器向主服务器发送PSYNC runid offset命令进行增量同步。
（5）主服务器接收到PSYNC 命令后，先判断runid是否与本机ID一致，如果一致，则会再次判断offset和本机的偏移量差距有没有超过复制缓冲区大小，如果没有，就给从服务器发送CONTINUE命令，此时从服务器只需要等待主服务器传回失去连接期间丢失的命令。
（6）如果runid和本机ID不一致或者双方偏移量差距超过复制缓冲区大小，就会发送FULLRESYNC runid offset命令，从服务器将runid保存起来，并进行全量同步。

主从复制虽然实现了数据同步，但主服务器宕机后写操作将无法进行。为解决此问题，Redis 提供了哨兵（Sentinel）机制，主要功能包括：

监控（Monitoring）：持续检查主从服务器的运行状态。
通知（Notification）：在检测到故障时，通过 API 向管理员或其他应用程序发送通知。
自动故障迁移（Automatic Failover）：当主服务器失效时，从剩余从服务器中选举出一个新主服务器，并指示其他从服务器切换复制目标，同时向客户端返回新主服务器的地址。

核心功能：

监控：多哨兵节点协同检测主服务器状态
选举：基于Raft算法选举领头哨兵
故障转移：
提升从服务器为新主节点
修改其他从服务器复制目标
更新客户端连接地址

方案	适用场景	限制条件
主从复制	数据冷备份、读写分离	主节点故障需手动切换
哨兵模式	自动故障转移的高可用场景	需要至少3个哨兵节点保障决策

推荐组合：主从复制+哨兵模式，兼顾数据冗余与自动容灾。