作為Java程序員，在面試過程中，緩存相關(guān)的問題是躲不掉的，肯定會(huì)問，例如緩存一致性問題，緩存雪崩、擊穿、穿透等。說(shuō)到緩存，那肯定少不了Redis，我在面試的時(shí)候也是被問了很多關(guān)于Redis相關(guān)的知識(shí)，但是Redis的功能太強(qiáng)大了，并不是一時(shí)半會(huì)兒能掌握好的，因?yàn)橛行└呒?jí)特性或是知識(shí)平時(shí)并不會(huì)用到。
所以回答的不好，人家就會(huì)覺得你對(duì)自己平時(shí)使用的工具都沒有了解，自然就涼涼了。其實(shí)很早就有這個(gè)打算，打算好好總結(jié)一下Redis的知識(shí)，但也是由于自己都沒有好好的了解Redis呢，所以一直沒有開始。這次準(zhǔn)備慢慢的來(lái)總結(jié)。
Redis是一個(gè)由C語(yǔ)言編寫的開源的，基于內(nèi)存，支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可持久化的NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)。
它速度快主要是有以下幾個(gè)原因：
官網(wǎng)上給出單臺(tái)Redis的可以達(dá)到10w+的QPS的， 一臺(tái)服務(wù)器上在使用Redis的時(shí)候單核的就夠了，但是目前服務(wù)器都是多核CPU，要想不浪費(fèi)資源，又能提交效率，可以在一臺(tái)服務(wù)器上部署多個(gè)Redis實(shí)例。
雖然單臺(tái)Redis的的性能很好，但是Redis的單節(jié)點(diǎn)并不能保證它不會(huì)掛了啊，畢竟單節(jié)點(diǎn)的Redis是有上限的，而且人家單節(jié)點(diǎn)又要讀又要寫，小身板扛不住咋辦，所以為了保證高可用，一般都是做成集群。
主從（Master-Slave）
Redis官方是支持主從同步的，而且還支持從從同步，從從同步也可以理解為主從同步，只不過從從同步的主節(jié)點(diǎn)是另一個(gè)主從的從節(jié)點(diǎn)。
有了主從同步的集群，那么主節(jié)點(diǎn)就負(fù)責(zé)提供寫操作，而從節(jié)點(diǎn)就負(fù)責(zé)支持讀操作。
那么他們之間是如何進(jìn)行數(shù)據(jù)同步的呢？
如果Slave（從節(jié)點(diǎn)）是第一次跟Master進(jìn)行連接，
psync；數(shù)組被占滿之后就會(huì)覆蓋掉最早之前的數(shù)據(jù)。
所以如果由于網(wǎng)絡(luò)或是其他原因，造成緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)被覆蓋了，那么當(dāng)從節(jié)點(diǎn)處理完主節(jié)點(diǎn)的RDB文件后，就不得不又要進(jìn)行一全量的RDB文件的復(fù)制，才能保證主從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致。
如果不設(shè)置好合理的buffer區(qū)空間，是會(huì)造成一個(gè)RDB復(fù)制的死循環(huán)。
當(dāng)主從間的數(shù)據(jù)同步完成之后，后面主節(jié)點(diǎn)的每次寫操作就都會(huì)同步到從節(jié)點(diǎn)，這樣進(jìn)行增量同步了。
由于負(fù)載的不斷上升就導(dǎo)致了主從之間的延時(shí)變大，所以就有了上面我說(shuō)的從從同步了，主節(jié)點(diǎn)先同步到一部分從節(jié)點(diǎn)，然后由從節(jié)點(diǎn)去同步其他的從節(jié)點(diǎn)。
在Redis從2.8.18開始支持無(wú)盤復(fù)制，主節(jié)點(diǎn)通過套接字，一邊遍歷內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，一邊讓數(shù)據(jù)發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)和之前一樣，先將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤文件中，然后再一次性加載。
另外由于主從同步是異步的，所以從Redis3.0之后出現(xiàn)了同步復(fù)制，就是通過wait命令來(lái)進(jìn)行控制，wait命令有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是從庫(kù)數(shù)量，第二個(gè)是等待從庫(kù)的復(fù)制時(shí)間，如果第二個(gè)參數(shù)設(shè)置為0，那么就是代表要等待所有從庫(kù)都復(fù)制完才去執(zhí)行后面的命令。
但是這樣就會(huì)存在一個(gè)隱患，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)異常后，wait命令會(huì)一直阻塞下去，導(dǎo)致Redis不可用。
哨兵可以監(jiān)控Redis集群的健康狀態(tài)，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)掛掉之后，選舉出新的主節(jié)點(diǎn)。客戶端在使用Redis的時(shí)候會(huì)先通過Sentinel來(lái)獲取主節(jié)點(diǎn)地址，然后再通過主節(jié)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)掛掉之后，客戶端會(huì)再次向Sentinel獲取主節(jié)點(diǎn)，這樣客戶端就可以無(wú)感知的繼續(xù)使用了。
哨兵集群工作過程，主節(jié)點(diǎn)掛掉之后會(huì)選舉出新的主節(jié)點(diǎn)，然后監(jiān)控掛掉的節(jié)點(diǎn)，當(dāng)掛掉的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，原先的主節(jié)點(diǎn)就會(huì)變成從節(jié)點(diǎn)，從新的主節(jié)點(diǎn)那里建立主從關(guān)系。
Redis Cluster是Redis官方推薦的集群模式，Redis Cluster將所有數(shù)據(jù)劃分到16384個(gè)槽（slots）中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)一部分槽位的讀寫操作。
Redis Cluster默認(rèn)是通過CRC16算法獲取到key的hash值，然后再對(duì)16384進(jìn)行取余（CRC16(key)%16384），獲取到的槽位在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)的范圍內(nèi)（這里一般是會(huì)有一個(gè)槽位和節(jié)點(diǎn)的映射表來(lái)進(jìn)行快速定位節(jié)點(diǎn)的，通常使用bitmap來(lái)實(shí)現(xiàn)），就存儲(chǔ)在哪個(gè)節(jié)點(diǎn)上。
當(dāng)Redis Cluster的客戶端在和集群建立連接的時(shí)候，也會(huì)獲得一份槽位和節(jié)點(diǎn)的配置關(guān)系（槽位和節(jié)點(diǎn)的映射表），這樣當(dāng)客戶端要查找某個(gè)key時(shí)，可以直接定位到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。
但是當(dāng)客戶端發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，如果接收請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)的槽位并不在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)上，那么會(huì)返回MOVED指令將正確的槽位和節(jié)點(diǎn)信息返回給客戶端，客戶接著請(qǐng)求正確的節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)。
一般客戶端在接收到MOVED指令后，也會(huì)更新自己本地的槽位和節(jié)點(diǎn)的映射表，這樣下次獲取數(shù)據(jù)時(shí)就可以直接命中了。這整個(gè)重定向的過程對(duì)客戶端是透明的。
當(dāng)集群中新增節(jié)點(diǎn)或刪除節(jié)點(diǎn)后，節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)遷移是按槽位為單位的，一個(gè)槽位一個(gè)槽位的遷移，當(dāng)遷移時(shí)原節(jié)點(diǎn)狀態(tài)處于：magrating，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)處于：importing。
在遷移過程中，客戶端首先訪問舊節(jié)點(diǎn)，如果數(shù)據(jù)還在舊節(jié)點(diǎn)，那么舊節(jié)點(diǎn)正常處理，如果不在舊節(jié)點(diǎn)，就會(huì)返回一個(gè)-ASK + 目標(biāo)節(jié)點(diǎn)地址的指令，客戶端收到這個(gè)-ASK指令后，向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行一個(gè)asking指令（告訴新節(jié)點(diǎn)，必須處理客戶端這個(gè)數(shù)據(jù)），然后再向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)執(zhí)行客戶端的訪問數(shù)據(jù)的指令。
Redis Cluster可以為每個(gè)主節(jié)點(diǎn)設(shè)置多個(gè)從節(jié)點(diǎn)，當(dāng)單個(gè)主節(jié)點(diǎn)掛掉后，集群會(huì)自動(dòng)將其中某個(gè)從節(jié)點(diǎn)提升為主節(jié)點(diǎn)，若沒有從節(jié)點(diǎn)，那么集群將處于不可用狀態(tài)。
Redis提供了一個(gè)參數(shù)：cluster-require-full-coverage，用來(lái)配置可以允許部分節(jié)點(diǎn)出問題后，還有其他節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)可以正常提供服務(wù)。
另外一點(diǎn)比較特殊的是，Cluster中當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)某個(gè)其他節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)失聯(lián)了，這個(gè)時(shí)候問題節(jié)點(diǎn)只是PFail（Possibly-可能下線），然后它會(huì)把這個(gè)失聯(lián)信息廣播給其他節(jié)點(diǎn)，當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到某個(gè)節(jié)點(diǎn)的失聯(lián)信息達(dá)到集群的大多數(shù)時(shí)，就可以將失聯(lián)節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為下線，然后將下線信息廣播給其他節(jié)點(diǎn)。若失聯(lián)節(jié)點(diǎn)為主節(jié)點(diǎn)，那么將立即對(duì)該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行主從切換。
Redis高可用就先說(shuō)到這里吧，后面其實(shí)還有Codis，但是目前Cluster逐漸流行起來(lái)了，Codis的競(jìng)爭(zhēng)力逐漸被蠶食，而且對(duì)新版本的支持，更新的也比較慢，所以這里就不說(shuō)它了，感興趣的可以自己去了解一下，國(guó)人開源的Redis集群模式Codis。
Redis持久化的意義在于，當(dāng)出現(xiàn)宕機(jī)問題后，能將數(shù)據(jù)恢復(fù)到緩存中，它提供了兩種持久化機(jī)制：一種是快照（RDB），一種是AOF日志。
快照是一次全量備份，而AOF是增量備份。快照是內(nèi)存數(shù)據(jù)的二進(jìn)制序列化形式，存儲(chǔ)上非常緊湊，而AOF日志記錄的是內(nèi)存數(shù)據(jù)修改的指令記錄文本。
因?yàn)镽edis是單線程的，所以在做快照持久化的時(shí)候，通常有兩個(gè)選擇，save命令，會(huì)阻塞線程，直到備份完成；bgsave會(huì)異步的執(zhí)行備份，其實(shí)是fork出了一個(gè)子進(jìn)程，用子進(jìn)程去執(zhí)行快照持久化操作，將數(shù)據(jù)保存在一個(gè).rdb文件中。
子進(jìn)程剛剛產(chǎn)生的時(shí)候，是和父進(jìn)程共享內(nèi)存中的數(shù)據(jù)的，但是子進(jìn)程做持久化時(shí)，是不會(huì)修改數(shù)據(jù)的，而父進(jìn)程是要持續(xù)提供服務(wù)的，所以父進(jìn)程就會(huì)持續(xù)的修改內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，這個(gè)時(shí)候父進(jìn)程就會(huì)將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，Copy出一份來(lái)進(jìn)行修改。
父進(jìn)程copy的數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)頁(yè)為單位的（4k一頁(yè)），對(duì)那一頁(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改就copy哪一頁(yè)的數(shù)據(jù)。
子進(jìn)程由于數(shù)據(jù)沒有變化就會(huì)一直的去遍歷數(shù)據(jù)，進(jìn)程持久化操作了，這就是只保留了創(chuàng)建子進(jìn)程的時(shí)候的快照。
那么RDB是在什么時(shí)候觸發(fā)的呢？
# save seconds> changes> save 60 10000 save 300 10
上這段配置就是在redis.conf文件中配置的，第一個(gè)參數(shù)是時(shí)間單位是秒，第二個(gè)參數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)變化的次數(shù)。
意思就是說(shuō)：300秒之內(nèi)至少發(fā)生10次寫操作、
60秒之內(nèi)發(fā)生至少10000次寫操作，只要滿足任一條件，均會(huì)觸發(fā)bgsave
Redis在接收到客戶端請(qǐng)求指令后，會(huì)先進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后，立即將指令存儲(chǔ)到AOF日志文件中，就是說(shuō)，Redis是先記錄日志，再執(zhí)行命令。這樣即使命令還沒執(zhí)行突然宕機(jī)了，通過AOF日志文件也是可以恢復(fù)的。
AOF日志文件，隨著時(shí)間的推移，會(huì)越來(lái)越大，所以就需要進(jìn)行重寫瘦身。AOF重寫的原理就是，fork一個(gè)子進(jìn)程，對(duì)內(nèi)存進(jìn)行遍歷，然后生成一系列的Redis指令，然后序列化到一個(gè)新的aof文件中。然后再將遍歷內(nèi)存階段的增量日志，追加到新的aof文件中，追加完成后立即替換舊的aof文件，這樣就完成了AOF的瘦身重寫。
因?yàn)锳OF是一個(gè)寫文件的IO操作，是比較耗時(shí)。所以AOF日志并不是直接寫入到日志文件的，而是先寫到一個(gè)內(nèi)核的緩存中，然后通過異步刷臟，來(lái)將數(shù)據(jù)保存到磁盤的。
由于這個(gè)情況，就導(dǎo)致了會(huì)有還沒來(lái)得急刷臟然后就宕機(jī)了，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。
所以Redis提供了一個(gè)配置，可以手動(dòng)的來(lái)選擇刷臟的頻率。
AOF默認(rèn)是關(guān)閉的，需要在配置文件中手動(dòng)開啟。
# 只有在“yes”下，aof重寫/文件同步等特性才會(huì)生效 appendonly yes ## 指定aof文件名稱 appendfilename appendonly.aof ## 指定aof操作中文件同步策略，有三個(gè)合法值：always everysec no,默認(rèn)為everysec appendfsync everysec ## 在aof-rewrite期間，appendfsync是否暫緩文件同步，"no"表示“不暫緩”，“yes”表示“暫緩”，默認(rèn)為“no” no-appendfsync-on-rewrite no ## aof文件rewrite觸發(fā)的最小文件尺寸(mb,gb),只有大于此aof文件大于此尺寸是才會(huì)觸發(fā)rewrite，默認(rèn)“64mb”，建議“512mb” auto-aof-rewrite-min-size 64mb
Redis4.0提供了一種新的持久化機(jī)制，就是RDB和AOF結(jié)合使用，將rdb文件內(nèi)容和aof文件存在一起，AOF中保存的不再是全部數(shù)據(jù)了，而是從RDB開始的到結(jié)束的增量日志。
這樣在Redis恢復(fù)數(shù)據(jù)的時(shí)候，可以先假裝RDB文件中的內(nèi)容，然后在順序執(zhí)行AOF日志中指令，這樣就將Redis重啟時(shí)恢復(fù)數(shù)據(jù)的效率得到了大幅度提升。
恩，這次就先總結(jié)到這里吧，后面會(huì)繼續(xù)總結(jié)Redis相關(guān)知識(shí)，LRU、LFU、內(nèi)存淘汰策略，管道等等。
到此這篇關(guān)于Redis為什么快如何實(shí)現(xiàn)高可用及持久化的文章就介紹到這了,更多相關(guān)redis持久化高可用內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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巨人網(wǎng)絡(luò)通訊聲明：本文標(biāo)題《Redis為什么快如何實(shí)現(xiàn)高可用及持久化》，本文關(guān)鍵詞 Redis,為什么,快,如何,實(shí)現(xiàn),；如發(fā)現(xiàn)本文內(nèi)容存在版權(quán)問題，煩請(qǐng)?zhí)峁┫嚓P(guān)信息告之我們，我們將及時(shí)溝通與處理。本站內(nèi)容系統(tǒng)采集于網(wǎng)絡(luò)，涉及言論、版權(quán)與本站無(wú)關(guān)。
