Redis 详解(九)

发布于 2021-10-05  126 次阅读


哨兵模式(重点)

单哨兵模式

主从切换技术的方法是:当主服务器宕机后,需要手动把一台从服务器切换为主服务器,这就需要人工干预,费时费力,还会造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式,更多时候应优先考虑哨兵模式。

Redis 详解(九)插图

哨兵模式是一种特殊的模式,Redis 提供了哨兵的命令,哨兵是一个进程,它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令,等待 Redis 服务器响应,从而监控运行中的多个 Redis 实例。它能够后台监控主机是否故障,如果故障了根据投票数自动将从库转换为主库。

哨兵有两个作用:

  • 通过发送命令,让 Redis 服务器返回其运行状态,包括主服务器和从服务器。
  • 当哨兵监测到 master 宕机,会自动将 slave 切换成 master,然后通过发布订阅模式通知其它的从服务器,修改配置文件,让它们切换主机。

多哨兵模式

然而一个哨兵进程对 Redis 服务器进行监控,可能会出现问题。为此,可以使用多个哨兵进行监控,各个哨兵之间还会进行监控,这样就形成了多哨兵模式。

Redis 详解(九)插图1

假设主服务器宕机,哨兵1先检测到这个结果,系统并不会马上进行 failover(故障转移) 过程,仅仅是哨兵1主观地认为主服务器不可用,这个现象称为主观下线。当后面的哨兵也检测到主服务器不可用,并且数量达到一定值时,那么哨兵之间就会进行一次投票,投票的结果由其中一个哨兵发起,进行 failover 操作。切换成功后,就会通过发布订阅模式,让各个哨兵把自己监控的从服务器切换主机,这个过程称为客观下线

测试

新建 sentinel.conf 配置文件。(下面的是 windows 的配置)

#当前 Sentinel 服务运行的端口
port 26379
bind 127.0.0.1
#哨兵监听的主服务器,后面的1表示主机挂掉以后进行投票,只需要1票就可以将从机变成主机。
sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 1
#3s 内 mymaster 无响应,则认为 mymaster 宕机了。
sentinel down-after-milliseconds mymaster 3000
#如果10s 后,mysater 仍没启动过来,则启动 failover。
sentinel failover-timeout mymaster 10000  
#执行故障转移时, 最多有1个从服务器同时对新的主服务器进行同步。
sentinel parallel-syncs mymaster 1

启动哨兵。

Redis 详解(九)插图2

将 6379 主机关机,查看哨兵反应和从机状态。

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Redis 详解(九)插图4
Redis 详解(九)插图5

如果6379主机又连了回来,查看哨兵反应和6379以及主机状态。

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Redis 详解(九)插图7
Redis 详解(九)插图8

优点和缺点

优点:

  • 哨兵集群基于主从复制模式,所有的主从配置优点它全有。
  • 主从可以自动切换,故障可以转移,系统的可用性更好。

缺点:

  • Redis 不好在线扩容,集群容量一旦到达上限,在线扩容就十分麻烦。
  • 实现哨兵模式的配置其实很麻烦。

缓存问题(重点)

Redis 缓存的使用,极大地提升了应用程序的性能和效率,特别是数据查询方面。但同时,它也带来了一些问题。其中,最要害的问题,就是数据的一致性问题,从严格意义上讲,这个问题无解。如果对数据的一致性要求很高,那么就不能使用缓存。

缓存穿透

缓存穿透是指缓存和数据库中都没有的数据,而用户不断发起请求,这时的用户很可能是攻击者,攻击会导致数据库压力过大。

Redis 详解(九)插图9

解决方案

布隆过滤器:布隆过滤器是一种数据结构,对所有可能查询的参数以 hash 形式存储,在控制层先进行校验,不符合则丢弃,从而避免了对底层存储系统的查询压力。

Redis 详解(九)插图10

缓存空对象:当存储层没命中后,即使返回的空对象也将其缓存起来,同时会设置一个过期时间,之后再访问这个数据将会从缓存中获取,保护了后端数据源。

Redis 详解(九)插图11

但是这种方法会存在两个问题:

  • 如果空值能够被缓存起来,这就意味着缓存需要更多的空间存储更多的键,因为这当中可能会有很多的空值的键。
  • 即使对空值设置了过期时间,还是会存在缓存层和存储层的数据会有一段时间窗口的不一致,这对于需要保持一致性的业务会有影响。

缓存击穿

缓存击穿是指缓存中没有但数据库中有的一条热点数据(一般是缓存时间到期),这时由于并发用户特别多,同时读缓存没读到数据,又同时去数据库去取数据,引起数据库压力瞬间增大,造成过大压力。

解决方案

设置热点数据永不过期:从缓存层面来看,没有设置过期时间,就不会出现热点 key 过期后产生的问题。

加互斥锁:分布式锁保证对于每个 key 同时只有一个线程去查询后端服务,其它线程没有获得分布式锁的权限,因此需要进行等待。这种方式将高并发的压力转移到了分布式锁,因此对分布式锁的考验很大。

缓存雪崩

缓存中数据大批量到过期时间,而查询数据量巨大,引起数据库压力过大甚至宕机。和缓存击穿不同的是,缓存击穿指并发查同一条数据,缓存雪崩是不同数据都过期了,很多数据都查不到从而查数据库。

Redis 详解(九)插图12

解决方案

集群搭建:多增设几台 redis,这样一台挂掉之后其它的还可以继续工作。

限流降级:在缓存失效后,通过加锁或者队列来控制读数据库写缓存的线程数量。

数据预热:先把可能的数据预先访问一遍,这样部分可能大量访问的数据就会加载到缓存中。在即将发生大并发访问前手动触发加载缓存不同的 key,设置不同的过期时间,让缓存失效的时间点尽量均匀。