主从复制、数据持久化、Redis主从集群、哨兵机制、Redis分片集群

数据持久化 Redis、主从集群、哨兵机制 Redis分片集群

1、单点 redis 的问题
2、主从复制
- 2.1 命令传播
3、Redis的持久化
- 3.1 AOF
- 3.2 RDB（默认方式）
- - RDB 方式：执行快照时，数据能被修改吗？
  - RDB 方式总结
- 3.3 RDB 和 AOF 组合（混合持久化）

1、单点 redis 的问题

1. 数据丢失问题
2. 存储能力问题
3. 并发能力问题
4. 故障恢复问题

2、主从复制

由于数据都是存储在一台服务器上，如果出事就完犊子了，比如：


 - 如果服务器发生了宕机，由于数据恢复是需要点时间，那么这个期间是无法服务新的请求的； 
 - 如果这台服务器的硬盘出现了故障，可能数据就都丢失了。

主从复制过程：
第一阶段：建立链接、协商同步

服务器 B 执行这条命令  `服务器B 就是服务器A的从服务器`
replicaof <服务器 A 的 IP 地址> <服务器 A 的 Redis 端口号>

在这里插入图片描述

第二阶段：主服务器同步数据给从服务器
在这里插入图片描述

第三阶段：主服务器发送新写操作命令给从服务器
在这里插入图片描述

2.1 命令传播

主从服务器第一次同步后，双方就会维护一个 TCP 连接

后续主服务器可以通过这个连接继续将写操作命令传播给从服务器，然后从服务器执行该命令，使得与主服务器的数据库状态相同。

而且这个连接是长连接的，目的是避免频繁的 TCP 连接和断开带来的性能开销。

上面的这个过程被称为基于长连接的命令传播，通过这种方式来保证第一次同步后的主从服务器的数据一致性。

3、Redis的持久化

RDB（Redis DataBase）持久化
AOF（Append Only File）持久化

3.1 AOF

在这里插入图片描述
Redis 是先执行写操作命令后，才将该命令记录到 AOF 日志里的，这么做其实有两个好处。

避免额外的检查开销（万一先记录到日志而命令错了又需要回复日志造成额外开销）
不会阻塞当前写操作命令的执行

Redis 提供了三种将 AOF 日志写回硬盘的策略，分别是 Always、Everysec 和 No，这三种策略在可靠性上是从高到低，而在性能上则是从低到高。

随着执行的命令越多，AOF 文件的体积自然也会越来越大，为了避免日志文件过大， Redis 提供了 AOF 重写机制，它会直接扫描数据中所有的键值对数据，然后为每一个键值对生成一条写操作命令，接着将该命令写入到新的 AOF 文件，重写完成后，就替换掉现有的 AOF 日志。重写的过程是由后台子进程完成的，这样可以使得主进程可以继续正常处理命令。

用 AOF 日志的方式来恢复数据其实是很慢的，因为 Redis 执行命令由单线程负责的，而 AOF 日志恢复数据的方式是顺序执行日志里的每一条命令，如果 AOF 日志很大，这个重放的过程就会很慢了。

3.2 RDB（默认方式）

RDB持久化是指在指定的时间间隔内将内存中的数据集快照写入磁盘。也是默认的持久化方式，这种方式是就是将内存中数据以快照的方式写入到二进制文件中,默认的文件名为dump.rdb。

既然RDB机制是通过把某个时刻的所有数据生成一个快照来保存，那么就应该有一种触发机制，是实现这个过程。对于RDB来说，提供了三种机制：save、bgsave、自动化

RDB 快照就是记录某一个瞬间的内存数据，记录的是实际数据，而 AOF 文件记录的是命令操作的日志，而不是实际的数据。
因此在 Redis 恢复数据时， RDB 恢复数据的效率会比 AOF 高些，因为直接将 RDB 文件读入内存就可以，不需要像 AOF 那样还需要额外执行操作命令的步骤才能恢复数据。

save 和 bgsave 的区别：

save是在主线程生成 RDB 文件，和执行操作命令在同一线程，如果写入 PDB 文件时间太长，会阻塞主线程。
bgsave 会创建一个子进程来生成 PDB 文件，可以避免主线程阻塞。

通过配置文件设置每隔一段时间自动执行一次 bgsave 命令，默认：

save 900 1   # 900 秒之内，对数据库进行了至少 1 次修改；
save 300 10  # 300 秒之内，对数据库进行了至少 10 次修改；
save 60 10000    # 60 秒之内，对数据库进行了至少 10000 次修改；

RDB 方式：执行快照时，数据能被修改吗？

执行 bgsave 过程中，数据是能被修改的，写时复制技术（Copy-On-Write, COW）。

执行 bgsave 命令的时候，会通过 fork() 创建子进程，此时子进程和父进程是共享同一片内存数据的，因为创建子进程的时候，会复制父进程的页表，但是页表指向的物理内存还是一个。
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RDB 方式总结

尽管 RDB 比 AOF 的数据恢复速度快，但是快照的频率不好把握：

如果频率太低，两次快照间一旦服务器发生宕机，就可能会比较多的数据丢失；
如果频率太高，频繁写入磁盘和创建子进程会带来额外的性能开销。

3.3 RDB 和 AOF 组合（混合持久化）

组合RDB恢复的优点和AOF丢失数据的优点：

当开启了混合持久化时，在 AOF 重写日志时，fork 出来的重写子进程会先将与主线程共享的内存数据以 RDB 方式写入到 AOF 文件，然后主线程处理的操作命令会被记录在重写缓冲区里，重写缓冲区里的增量命令会以 AOF 方式写入到 AOF 文件，写入完成后通知主进程将新的含有 RDB 格式和 AOF 格式的 AOF 文件替换旧的的 AOF 文件。

也就是说，使用了混合持久化，AOF 文件的前半部分是 RDB 格式的全量数据，后半部分是 AOF 格式的增量数据。
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