Redis 高可用和集群
理解 Redis 高可用时，可以围绕主从复制、哨兵、Cluster、故障转移、脑裂、slot 和集群扩容展开。
1. Redis 常见部署形态
| 形态 | 作用 | 问题 |
|---|---|---|
| 单机 | 简单部署 | 无高可用，容量有限 |
| 主从复制 | 读扩展，数据副本 | 主节点故障需要切换 |
| 哨兵 | 自动故障转移 | 不解决数据分片 |
| Cluster | 分片 + 高可用 | 客户端和运维复杂度更高 |
2. 主从复制
主从复制是指一个 master 节点把数据同步给一个或多个 replica 节点。
作用：
- 数据冗余。
- 读写分离。
- 故障恢复基础。
简化流程：
replica 连接 master
-> 发送同步请求
-> master 生成 RDB 快照
-> master 发送 RDB 给 replica
-> replica 加载 RDB
-> master 持续发送增量命令3. 全量复制和增量复制
3.1 全量复制
从节点第一次同步，或者复制偏移量差距太大时，会触发全量复制。
缺点：
- master 生成 RDB 有开销。
- 网络传输大文件。
- replica 加载 RDB 期间可能阻塞。
3.2 增量复制
Redis 使用复制偏移量和复制积压缓冲区支持增量复制。
如果 replica 短暂断开后重新连接，只要缺失的数据还在积压缓冲区中，就可以只补缺失命令。
4. 哨兵 Sentinel
哨兵用于监控 Redis 主从节点，并在 master 故障时自动选举新 master。
核心职责：
- 监控节点是否存活。
- 发现 master 主观下线。
- 多个哨兵投票确认客观下线。
- 选择一个 replica 晋升为新 master。
- 通知其他 replica 改为复制新 master。
- 通知客户端新的 master 地址。
5. 主观下线和客观下线
| 概念 | 含义 |
|---|---|
| 主观下线 | 某个哨兵认为 master 不可用 |
| 客观下线 | 多个哨兵达成共识，确认 master 不可用 |
主观下线可能是网络抖动，客观下线通过投票降低误判概率。
6. 哨兵故障转移流程
简化流程：
哨兵发现 master 不可达
-> 达到 quorum 后标记客观下线
-> 哨兵之间选举 leader
-> leader 选择一个 replica 作为新 master
-> 执行 slaveof no one
-> 其他 replica 改为复制新 master
-> 旧 master 恢复后变成 replica选择 replica 时通常会考虑：
- 优先级。
- 复制偏移量。
- run id。
7. Redis Cluster
Redis Cluster 同时解决：
- 数据分片。
- 高可用。
- 水平扩展。
Redis Cluster 把 key 空间划分为：
16384 个 hash slot每个 master 负责一部分 slot。
key 到 slot 的计算：
CRC16(key) % 163848. Cluster 读写路由
客户端访问任意节点，如果 key 不属于当前节点，会收到重定向：
MOVED slot targetHost:targetPort迁移过程中可能收到：
ASK slot targetHost:targetPort区别：
MOVED：slot 已经迁移完成，客户端应更新路由缓存。ASK：slot 正在迁移，客户端临时访问目标节点。
9. Cluster 故障转移
每个 master 通常有 replica。
当 master 故障时：
其他节点检测到 master 不可达
-> 达成故障共识
-> 对应 replica 发起选举
-> replica 晋升为 master
-> 接管原 master 的 slot如果某个 master 和它的 replica 都不可用，对应 slot 不可服务，整个集群可能进入不可用状态。
10. 脑裂问题
脑裂指网络分区时，旧 master 没有真正停止服务，新 master 又被选出来，导致出现两个 master 接收写入。
风险：
- 分区恢复后旧 master 可能被降级。
- 旧 master 上的写入可能丢失。
缓解方式：
- 合理配置
min-replicas-to-write。 - 合理配置
min-replicas-max-lag。 - 客户端只写当前主节点。
- 对关键写入做业务幂等和持久化兜底。
11. 理解检查
主从复制是强一致吗？
不是。Redis 主从复制默认是异步复制，master 写成功后 replica 可能还没同步。
哨兵和 Cluster 的区别？
哨兵主要解决主从高可用，不做数据分片；Cluster 同时支持分片和高可用。
Redis Cluster 为什么是 16384 个 slot？
slot 数量固定可以简化数据迁移和路由管理。每个节点负责一部分 slot，扩容时迁移 slot 即可。
12. 总结
Redis 高可用可以按层次理解：主从复制提供副本，哨兵提供自动故障转移，Cluster 提供分片和高可用。还要注意 Redis 默认异步复制，不保证强一致，关键业务需要额外兜底。