Redis 高可用（High Availability，HA）是指 Redis 通過一系列技術(shù)手段確保在面臨故障的情況下也能持續(xù)提供服務(wù)的能力。

Redis 作為一個內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，其數(shù)據(jù)通常存儲在內(nèi)存中，一旦發(fā)生故障，可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或服務(wù)中斷，所以，為了保證 Redis 的高可用，它主要采用了以下兩種手段：

• 持久化：持久化機(jī)制能夠在一定程度上保證即使在服務(wù)器意外停止后，數(shù)據(jù)還能被恢復(fù)。
• 多機(jī)部署：將原本為單機(jī)的 Redis 服務(wù)，變?yōu)槎鄠€ Redis 節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)用來處理數(shù)據(jù)的寫操作，然后再把最新的數(shù)據(jù)同步給從節(jié)點(diǎn)，這樣即使其中有一個節(jié)點(diǎn)宕機(jī)了，那么其他節(jié)點(diǎn)依然保存了最新的數(shù)據(jù)，從而避免了 Redis 的單機(jī)故障。

但持久化和多機(jī)部署又有很多種實(shí)現(xiàn)方式，接下來一起來看。

1.持久化

持久化是指將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中存儲到持久化存儲介質(zhì)中（如硬盤）的過程，以便在程序重啟或者系統(tǒng)崩潰等情況下，能夠從持久化存儲介質(zhì)中恢復(fù)數(shù)據(jù)。 Redis 4.0 之后支持以下 3 種持久化方案：

• RDB（Redis DataBase）持久化：快照方式持久化，將某一個時(shí)刻的內(nèi)存數(shù)據(jù)，以二進(jìn)制的方式寫入磁盤；
• AOF（Append Only File）持久化：文件追加持久化，記錄所有非查詢操作命令，并以文本的形式追加到文件中；
• 混合持久化：RDB + AOF 混合方式的持久化，Redis 4.0 之后新增的方式，混合持久化是結(jié)合了 RDB 和 AOF 的優(yōu)點(diǎn)，在寫入的時(shí)候，先把當(dāng)前的數(shù)據(jù)以 RDB 的形式寫入文件的開頭，再將后續(xù)的操作命令以 AOF 的格式存入文件，這樣既能保證 Redis 重啟時(shí)的速度，又能減低數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。

1.1 RDB 持久化

RDB（Redis Database）是將某一個時(shí)刻的內(nèi)存快照（Snapshot），以二進(jìn)制的方式寫入磁盤的持久化機(jī)制。 RDB 持久化機(jī)制有以下優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：

• 速度快：相對于 AOF 持久化方式，RDB 持久化速度更快，因?yàn)樗恍枰谥付ǖ臅r(shí)間間隔內(nèi)將數(shù)據(jù)從內(nèi)存中寫入到磁盤上。
• 空間占用小：RDB 持久化會將數(shù)據(jù)保存在一個壓縮的二進(jìn)制文件中，因此相對于 AOF 持久化方式，它占用的磁盤空間更小。
• 恢復(fù)速度快：因?yàn)?RDB 文件是一個完整的數(shù)據(jù)庫快照，所以在 Redis 重啟后，可以非常快速地將數(shù)據(jù)恢復(fù)到內(nèi)存中。
• 可靠性高：RDB 持久化方式可以保證數(shù)據(jù)的可靠性，因?yàn)閿?shù)據(jù)會在指定時(shí)間間隔內(nèi)自動寫入磁盤，即使 Redis 進(jìn)程崩潰或者服務(wù)器斷電，也可以通過加載最近的一次快照文件恢復(fù)數(shù)據(jù)。

缺點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)可能會丟失：RDB 持久化方式只能保證數(shù)據(jù)在指定時(shí)間間隔內(nèi)寫入磁盤，因此如果 Redis 進(jìn)程崩潰或者服務(wù)器斷電，從最后一次快照保存到崩潰的時(shí)間點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)可能會丟失。
• 實(shí)時(shí)性差：因?yàn)?RDB 持久化是定期執(zhí)行的，因此從最后一次快照保存到當(dāng)前時(shí)間點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)可能會丟失。如果需要更高的實(shí)時(shí)性，可以使用 AOF 持久化方式。

所以，RDB 持久化方式適合用于對數(shù)據(jù)可靠性要求較高，但對實(shí)時(shí)性要求不高的場景，如 Redis 中的備份和數(shù)據(jù)恢復(fù)等。

1.2 AOF 持久化

AOF（Append Only File）它是將 Redis 每個非查詢操作命令都追加記錄到文件（appendonly.aof）中的持久化機(jī)制。 AOF 持久化機(jī)制有以下優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：

• 數(shù)據(jù)不容易丟失：AOF 持久化方式會將 Redis 執(zhí)行的每一個寫命令記錄到一個文件中，因此即使 Redis 進(jìn)程崩潰或者服務(wù)器斷電，也可以通過重放 AOF 文件中的命令來恢復(fù)數(shù)據(jù)。
• 實(shí)時(shí)性好：由于 AOF 持久化方式是將每一個寫命令記錄到文件中，因此它的實(shí)時(shí)性比 RDB 持久化方式更好。
• 數(shù)據(jù)可讀性強(qiáng)：AOF 持久化文件是一個純文本文件，可以被人類讀取和理解，因此可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)操作。

缺點(diǎn)：

• 寫入性能略低：由于 AOF 持久化方式需要將每一個寫命令記錄到文件中，因此相對于 RDB 持久化方式，它的寫入性能略低。
• 占用磁盤空間大：由于 AOF 持久化方式需要記錄每一個寫命令，因此相對于 RDB 持久化方式，它占用的磁盤空間更大。
• AOF 文件可能會出現(xiàn)損壞：由于 AOF 文件是不斷地追加寫入的，因此如果文件損壞，可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)無法恢復(fù)。

所以，AOF 持久化方式適合用于對數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較高，但對數(shù)據(jù)大小和寫入性能要求相對較低的場景，如需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)備份的應(yīng)用場景。

1.3 混合持久化

Redis 混合持久化是指將 RDB 持久化方式和 AOF 持久化方式結(jié)合起來使用，以充分發(fā)揮它們的優(yōu)勢，同時(shí)避免它們的缺點(diǎn)，它的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：混合持久化結(jié)合了 RDB 和 AOF 持久化的優(yōu)點(diǎn)，開頭為 RDB 的格式，使得 Redis 可以更快的啟動，同時(shí)結(jié)合 AOF 的優(yōu)點(diǎn)，有減低了大量數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險(xiǎn)。缺點(diǎn)：

• 實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高：混合持久化需要同時(shí)維護(hù) RDB 文件和 AOF 文件，因此實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度相對于單獨(dú)使用 RDB 或 AOF 持久化方式要高。
• 可讀性差：AOF 文件中添加了 RDB 格式的內(nèi)容，使得 AOF 文件的可讀性變得很差；
• 兼容性差：如果開啟混合持久化，那么此混合持久化 AOF 文件，就不能用在 Redis 4.0 之前版本了。

所以，Redis 混合持久化方式適合用于，需要兼顧啟動速度和減低數(shù)據(jù)丟失的場景。但需要注意的是，混合持久化的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高、可讀性差，只能用于 Redis 4.0 以上版本，因此在選擇時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡。

2.多機(jī)部署

Redis 多機(jī)部署主要包含以下 3 種方式：

• 主從同步
• 哨兵模式
• Redis Cluster（Redis 集群）

2.1 主從同步

主從同步 (主從復(fù)制) 是 Redis 高可用服務(wù)的基石，也是多機(jī)運(yùn)行中最基礎(chǔ)的一個。我們把主要存儲數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)叫做主節(jié)點(diǎn) (master)，把其他通過復(fù)制主節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的副本節(jié)點(diǎn)叫做從節(jié)點(diǎn) (slave)，如下圖所示：

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在 Redis 中一個主節(jié)點(diǎn)可以擁有多個從節(jié)點(diǎn)，一個從節(jié)點(diǎn)也可以是其他服務(wù)器的主節(jié)點(diǎn)，如下圖所示：

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2.2 哨兵模式

主從同步存在一個致命的問題，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)奔潰之后，需要人工干預(yù)才能恢復(fù) Redis 的正常使用。 所以我們需要一個自動的工具——Redis Sentinel (哨兵模式) 來把手動的過程變成自動的，讓 Redis 擁有自動容災(zāi)恢復(fù) (failover) 的能力。 哨兵模式如下所示：

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小貼士：Redis Sentinel  的最小分配單位是一主一從。

2.3 Redis Cluster

Redis Cluster 是 Redis 3.0 版本推出的 Redis 集群方案，它將數(shù)據(jù)分布在不同的服務(wù)區(qū)上，以此來降低系統(tǒng)對單主節(jié)點(diǎn)的依賴，并且可以大大的提高 Redis 服務(wù)的讀寫性能。 Redis Cluster 架構(gòu)圖如下所示：

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從上圖可以看出 Redis 的主從同步只能有一個主節(jié)點(diǎn)，而 Redis Cluster 可以擁有無數(shù)個主從節(jié)點(diǎn)，因此 Redis Cluster 擁有更強(qiáng)大的平行擴(kuò)展能力，也就是說當(dāng) Redis Cluster 擁有兩個主從節(jié)點(diǎn)時(shí)，從理論上來講 Redis 的性能相比于主從來說性能提升了兩倍，并且 Redis Cluster 也有自動容災(zāi)恢復(fù)的機(jī)制。