Redis 复制和高可用性如何工作？

Question

Redis 复制和高可用性如何工作？

Accepted Answer

Redis 通过 **复制**（数据的副本）、**Redis Sentinel**（自动故障转移监控）和 **Redis Cluster**（分片 + 复制）提供 **高可用性**。理解这些对于在生产环境中可靠地运行 Redis 很重要。

## 复制 — 主节点和副本

```text
PRIMARY (master) → handles writes; asynchronously replicates data to replicas
REPLICAS (slaves) → copies of the primary's data; can serve READS (read scaling)

Write → Primary → async replication → Replicas (eventually consistent)
  ✓ Redundancy (replicas have copies) + read scaling (reads offloaded to replicas)
  ✗ Replication is ASYNC → a small lag; a failover could lose very recent writes
```

副本异步复制主节点的数据 — 提供冗余和读扩展（读取可以转到副本），尽管存在轻微的复制延迟。

## Redis Sentinel — 自动故障转移

```text
Replication alone doesn't auto-recover if the PRIMARY fails. REDIS SENTINEL adds:
  → MONITORING — Sentinels watch the primary and replicas
  → AUTOMATIC FAILOVER — if the primary fails, Sentinels elect a replica as the new primary
  → SERVICE DISCOVERY — clients ask Sentinel for the current primary address
→ Sentinel provides high availability (auto-failover) for a non-clustered setup.
  (Run multiple Sentinels — a majority must agree — to avoid false failovers.)
```

**Sentinel** 监控设置并执行 **自动故障转移**（如果主节点故障则提升副本）— 将主节点故障转变为短暂中断而非完全停机。

## Redis Cluster — 分片 + HA

```text
REDIS CLUSTER → for scaling beyond one server's memory AND high availability:
  → SHARDS data across multiple primaries (each holds a subset via hash slots, 16384 total)
  → each primary has replicas (HA — a replica takes over if its primary fails)
  → scales horizontally (more memory/throughput) + built-in failover
→ Use Cluster when data exceeds one node's RAM or you need to scale writes.
```

## 为什么这很重要

Redis 复制和高可用性的理解对于 **在生产环境中可靠地运行 Redis** 很重要，因此对于生产 Redis 部署来说是有价值的高级知识。

Redis 通常保存重要数据（缓存丢失会导致负载激增、会话、队列），因此确保可用性和冗余很重要。**复制**（副本异步复制主节点）提供了基础 — 冗余（副本保存副本）和读扩展（将读取转移到副本）— 但理解其 **异步特性**（轻微延迟、故障转移时可能丢失最近的写入）对于推理一致性很重要。**Redis Sentinel** 是非集群设置中高可用性的关键：它添加了 **监控和自动故障转移**（主节点故障时提升副本）以及服务发现，将主节点故障转变为短暂中断而非停机 — 对于必须保持可用的系统至关重要（运行多个 Sentinel 以达成多数协议可以避免误判故障转移）。**Redis Cluster** 同时解决了扩展和 HA 问题：**在多个主节点之间分片数据**（通过哈希槽，超越单个服务器的内存和写入吞吐量）并配备副本以进行故障转移 — 当数据超过单个节点的内存或写入必须扩展时是必要的。

理解选择哪一个（Sentinel 用于单个数据集的 HA，Cluster 用于大规模的分片 + HA）体现了合理的运维判断。

由于生产 Redis 必须可用且可能需要扩展，而由于复制（冗余/读扩展）、Sentinel（自动故障转移）和 Cluster（分片 + HA）是 Redis 的可靠性和扩展机制，理解 Redis 复制和高可用性是可靠部署 Redis 的重要高级知识，这是一个经常关键的生产问题，也是一个展示如何将 Redis 作为基础设施的可靠部分而非单点故障运行的话题。