上次的Redis連環(huán)問(wèn)問(wèn)到了Redis是什么遇汞，Redis支持的數(shù)據(jù)類型，緩存雪崩緩存穿透緩存擊穿阅羹，內(nèi)存淘汰策略和持久化策略等勺疼。

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Redis常見面試題連環(huán)問(wèn)，你能回答到第幾問(wèn)捏鱼？（上）

Redis常見面試題連環(huán)問(wèn)执庐，你能回答到第幾問(wèn)？（中）

Redis常見面試題連環(huán)問(wèn)导梆，你能回答到第幾問(wèn)轨淌？（下）

這次來(lái)繼續(xù)問(wèn)：

• Redis主從復(fù)制機(jī)制

• Redis哨兵原理

• 主從復(fù)制

面試官：redis單節(jié)點(diǎn)存在單點(diǎn)故障問(wèn)題，為了解決單點(diǎn)問(wèn)題看尼，一般都需要對(duì)redis配置從節(jié)點(diǎn)递鹉，然后使用哨兵來(lái)監(jiān)聽主節(jié)點(diǎn)的存活狀態(tài)，如果主節(jié)點(diǎn)掛掉藏斩，從節(jié)點(diǎn)能繼續(xù)提供緩存功能躏结，你能說(shuō)說(shuō)redis主從復(fù)制的過(guò)程和原理嗎？

我有點(diǎn)懵狰域，這個(gè)說(shuō)來(lái)就話長(zhǎng)了媳拴。

但幸好提前準(zhǔn)備了：主從配置結(jié)合哨兵模式能解決單點(diǎn)故障問(wèn)題黄橘，提高redis可用性。從節(jié)點(diǎn)僅提供讀操作屈溉，主節(jié)點(diǎn)提供寫操作塞关。

對(duì)于讀多寫少的狀況，可給主節(jié)點(diǎn)配置多個(gè)從節(jié)點(diǎn)子巾，從而提高響應(yīng)效率帆赢。

我頓了一下，接著說(shuō)：關(guān)于復(fù)制過(guò)程线梗，是這樣的：

1椰于、從節(jié)點(diǎn)執(zhí)行slaveof[masterIP][masterPort]，保存主節(jié)點(diǎn)信息
2缠导、從節(jié)點(diǎn)中的定時(shí)任務(wù)發(fā)現(xiàn)主節(jié)點(diǎn)信息廉羔，建立和主節(jié)點(diǎn)的socket連接
3、從節(jié)點(diǎn)發(fā)送Ping信號(hào)僻造，主節(jié)點(diǎn)返回Pong憋他，兩邊能互相通信。
4髓削、如果從節(jié)點(diǎn)中設(shè)置了masterauth選項(xiàng)竹挡，則從節(jié)點(diǎn)需要向主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證；沒有設(shè)置該選項(xiàng)立膛，則不需要驗(yàn)證揪罕。
5、連接建立后宝泵，主節(jié)點(diǎn)將所有數(shù)據(jù)發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)（數(shù)據(jù)同步）
6好啰、主節(jié)點(diǎn)把當(dāng)前的數(shù)據(jù)同步給從節(jié)點(diǎn)后，便完成了復(fù)制的建立過(guò)程儿奶。接下來(lái)框往，主節(jié)點(diǎn)就會(huì)持續(xù)的把寫命令發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，保證主從數(shù)據(jù)一致性闯捎。

需要注意的是椰弊，slaveof是異步命令，從節(jié)點(diǎn)完成主節(jié)點(diǎn)ip和port的保存后瓤鼻，向發(fā)送slaveof命令的客戶端直接返回OK，實(shí)際的復(fù)制操作在這之后才開始進(jìn)行茬祷。

主從復(fù)制的作用主要包括：

• 數(shù)據(jù)冗余：主從復(fù)制實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的熱備份清焕，是持久化之外的一種數(shù)據(jù)冗余方式。

• 故障恢復(fù)：當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以由從節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)秸妥，實(shí)現(xiàn)快速的故障恢復(fù)借卧；實(shí)際上是一種服務(wù)的冗余。

• 負(fù)載均衡：在主從復(fù)制的基礎(chǔ)上筛峭，配合讀寫分離，可以由主節(jié)點(diǎn)提供寫服務(wù)陪每，由從節(jié)點(diǎn)提供讀服務(wù)（即寫Redis數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用連接主節(jié)點(diǎn)影晓，讀Redis數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)用連接從節(jié)點(diǎn)），分擔(dān)服務(wù)器負(fù)載檩禾；尤其是在寫少讀多的場(chǎng)景下挂签，通過(guò)多個(gè)從節(jié)點(diǎn)分擔(dān)讀負(fù)載，可以大大提高Redis服務(wù)器的并發(fā)量盼产。

• 高可用基石：除了上述作用以外饵婆，主從復(fù)制還是哨兵和集群能夠?qū)嵤┑幕A(chǔ)，因此說(shuō)主從復(fù)制是Redis高可用的基礎(chǔ)戏售。

面試官：那你能詳細(xì)說(shuō)下數(shù)據(jù)同步的過(guò)程嗎侨核？

（我心想：這也問(wèn)的太細(xì)了吧）
我：可以。redis2.8之前使用sync[runId][offset]同步命令灌灾，redis2.8之后使用psync[runId][offset]命令搓译。

兩者不同在于，sync命令僅支持全量復(fù)制過(guò)程锋喜，psync支持全量和部分復(fù)制些己。

介紹同步之前，先介紹幾個(gè)概念：

runId：每個(gè)redis節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)都會(huì)生成唯一的uuid嘿般，每次redis重啟后段标，runId都會(huì)發(fā)生變化。

offset：主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)分別維護(hù)一個(gè)復(fù)制偏移量（offset）炉奴，代表的是主節(jié)點(diǎn)向從節(jié)點(diǎn)傳遞的字節(jié)數(shù)逼庞；主節(jié)點(diǎn)每次向從節(jié)點(diǎn)傳播N個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，主節(jié)點(diǎn)的offset增加N盆佣；從節(jié)點(diǎn)每次收到主節(jié)點(diǎn)傳來(lái)的N個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)往堡，從節(jié)點(diǎn)的offset增加N。

這樣共耍，主節(jié)點(diǎn)同時(shí)保存自己的offset和從節(jié)點(diǎn)的offset虑灰，通過(guò)對(duì)比offset來(lái)判斷主從節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)是否一致。

例如痹兜，如果主節(jié)點(diǎn)的offset是1000穆咐，而從節(jié)點(diǎn)的offset是500，那么部分復(fù)制就需要將offset為501-1000的數(shù)據(jù)傳遞給從節(jié)點(diǎn)。而offset為501-1000的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的位置对湃，就是下面要介紹的復(fù)制積壓緩沖區(qū)崖叫。

repl_backlog_size：表示復(fù)制積壓緩沖區(qū)的大小，是保存在主節(jié)點(diǎn)上的一個(gè)固定長(zhǎng)度的先進(jìn)先出隊(duì)列拍柒，默認(rèn)大小是1MB心傀。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)開始有從節(jié)點(diǎn)時(shí)創(chuàng)建，其作用是備份主節(jié)點(diǎn)最近發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)

注意拆讯，無(wú)論主節(jié)點(diǎn)有一個(gè)還是多個(gè)從節(jié)點(diǎn)脂男，都只需要一個(gè)復(fù)制積壓緩沖區(qū)。

（1）主節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)給從節(jié)點(diǎn)過(guò)程中种呐，主節(jié)點(diǎn)還會(huì)進(jìn)行一些寫操作宰翅，這時(shí)候的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在復(fù)制緩沖區(qū)中。從節(jié)點(diǎn)同步主節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)完成后爽室，主節(jié)點(diǎn)將緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)繼續(xù)發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)汁讼，用于部分復(fù)制。
（2）主節(jié)點(diǎn)響應(yīng)寫命令時(shí)阔墩，不但會(huì)把命名發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)嘿架，還會(huì)寫入復(fù)制積壓緩沖區(qū)，用于復(fù)制命令丟失的數(shù)據(jù)補(bǔ)救戈擒。

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上面是psync的執(zhí)行流程：

從節(jié)點(diǎn)發(fā)送psync[runId][offset]命令眶明，主節(jié)點(diǎn)有三種響應(yīng)：

（1）FULLRESYNC：第一次連接，進(jìn)行全量復(fù)制
（2）CONTINUE：進(jìn)行部分復(fù)制
（3）ERR：不支持psync命令筐高，進(jìn)行全量復(fù)制

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面試官：很好搜囱，那你能具體說(shuō)下全量復(fù)制和部分復(fù)制的過(guò)程嗎？

我：可以

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image.gif

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上面是全量復(fù)制的流程柑土。主要有以下幾步：

1蜀肘、從節(jié)點(diǎn)發(fā)送psync ? -1命令（因?yàn)榈谝淮伟l(fā)送，不知道主節(jié)點(diǎn)的runId稽屏，所以為?扮宠，因?yàn)槭堑谝淮螐?fù)制，所以offset=-1）狐榔。
2坛增、主節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)從節(jié)點(diǎn)是第一次復(fù)制，返回FULLRESYNC {runId} {offset}薄腻，runId是主節(jié)點(diǎn)的runId收捣，offset是主節(jié)點(diǎn)目前的offset。
3庵楷、從節(jié)點(diǎn)接收主節(jié)點(diǎn)信息后罢艾，保存到info中楣颠。
4、主節(jié)點(diǎn)在發(fā)送FULLRESYNC后咐蚯，啟動(dòng)bgsave命令童漩，生成RDB文件（數(shù)據(jù)持久化）。
5春锋、主節(jié)點(diǎn)發(fā)送RDB文件給從節(jié)點(diǎn)矫膨。到從節(jié)點(diǎn)加載數(shù)據(jù)完成這段期間主節(jié)點(diǎn)的寫命令放入緩沖區(qū)。
6期奔、從節(jié)點(diǎn)清理自己的數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)豆拨。
7、從節(jié)點(diǎn)加載RDB文件能庆，將數(shù)據(jù)保存到自己的數(shù)據(jù)庫(kù)中。
8脚线、如果從節(jié)點(diǎn)開啟了AOF搁胆，從節(jié)點(diǎn)會(huì)異步重寫AOF文件。

關(guān)于部分復(fù)制有以下幾點(diǎn)說(shuō)明：

1邮绿、部分復(fù)制主要是Redis針對(duì)全量復(fù)制的過(guò)高開銷做出的一種優(yōu)化措施渠旁，使用psync[runId][offset]命令實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)從節(jié)點(diǎn)正在復(fù)制主節(jié)點(diǎn)時(shí)船逮，如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)閃斷或者命令丟失等異常情況時(shí)顾腊，從節(jié)點(diǎn)會(huì)向主節(jié)點(diǎn)要求補(bǔ)發(fā)丟失的命令數(shù)據(jù)，主節(jié)點(diǎn)的復(fù)制積壓緩沖區(qū)將這部分?jǐn)?shù)據(jù)直接發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)挖胃，這樣就可以保持主從節(jié)點(diǎn)復(fù)制的一致性杂靶。補(bǔ)發(fā)的這部分?jǐn)?shù)據(jù)一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于全量數(shù)據(jù)。
2酱鸭、主從連接中斷期間主節(jié)點(diǎn)依然響應(yīng)命令吗垮，但因復(fù)制連接中斷命令無(wú)法發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，不過(guò)主節(jié)點(diǎn)內(nèi)的復(fù)制積壓緩沖區(qū)依然可以保存最近一段時(shí)間的寫命令數(shù)據(jù)凹髓。
3烁登、當(dāng)主從連接恢復(fù)后，由于從節(jié)點(diǎn)之前保存了自身已復(fù)制的偏移量和主節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行ID蔚舀。因此會(huì)把它們當(dāng)做psync參數(shù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)饵沧，要求進(jìn)行部分復(fù)制。
4赌躺、主節(jié)點(diǎn)接收到psync命令后首先核對(duì)參數(shù)runId是否與自身一致狼牺，如果一致，說(shuō)明之前復(fù)制的是當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)寿谴；

之后根據(jù)參數(shù)offset在復(fù)制積壓緩沖區(qū)中查找锁右，如果offset之后的數(shù)據(jù)存在，則對(duì)從節(jié)點(diǎn)發(fā)送+COUTINUE命令，表示可以進(jìn)行部分復(fù)制咏瑟。因?yàn)榫彌_區(qū)大小固定拂到，若發(fā)生緩沖溢出，則進(jìn)行全量復(fù)制码泞。
5兄旬、主節(jié)點(diǎn)根據(jù)偏移量把復(fù)制積壓緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)發(fā)送給從節(jié)點(diǎn)，保證主從復(fù)制進(jìn)入正常狀態(tài)余寥。

• 哨兵

面試官：那主從復(fù)制會(huì)存在哪些問(wèn)題呢领铐？

我：主從復(fù)制會(huì)存在以下問(wèn)題：

1、一旦主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)宋舷，從節(jié)點(diǎn)晉升為主節(jié)點(diǎn)绪撵，同時(shí)需要修改應(yīng)用方的主節(jié)點(diǎn)地址，還需要命令所有從節(jié)點(diǎn)去復(fù)制新的主節(jié)點(diǎn)祝蝠，整個(gè)過(guò)程需要人工干預(yù)音诈。
2、主節(jié)點(diǎn)的寫能力受到單機(jī)的限制绎狭。
3细溅、主節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)能力受到單機(jī)的限制。
4儡嘶、原生復(fù)制的弊端在早期的版本中也會(huì)比較突出喇聊，比如：redis復(fù)制中斷后，從節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)起psync蹦狂。此時(shí)如果同步不成功誓篱，則會(huì)進(jìn)行全量同步，主庫(kù)執(zhí)行全量備份的同時(shí)凯楔，可能會(huì)造成毫秒或秒級(jí)的卡頓燕鸽。

面試官：那比較主流的解決方案是什么呢？

我：當(dāng)然是哨兵啊啼辣。

面試官：那么問(wèn)題又來(lái)了啊研。那你說(shuō)下哨兵有哪些功能？

Redis Sentinel（哨兵）的架構(gòu)圖

我：Redis Sentinel（哨兵）主要功能包括主節(jié)點(diǎn)存活檢測(cè)鸥拧、主從運(yùn)行情況檢測(cè)党远、自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移、主從切換**富弦。

Redis Sentinel最小配置是一主一從沟娱。Redis的Sentinel系統(tǒng)可以用來(lái)管理多個(gè)Redis服務(wù)器，該系統(tǒng)可以執(zhí)行以下四個(gè)任務(wù)：

1腕柜、監(jiān)控：不斷檢查主服務(wù)器和從服務(wù)器是否正常運(yùn)行济似。
2矫废、通知：當(dāng)被監(jiān)控的某個(gè)redis服務(wù)器出現(xiàn)問(wèn)題，Sentinel通過(guò)API腳本向管理員或者其他應(yīng)用程序發(fā)出通知砰蠢。
3蓖扑、自動(dòng)故障轉(zhuǎn)移：當(dāng)主節(jié)點(diǎn)不能正常工作時(shí)，Sentinel會(huì)開始一次自動(dòng)的故障轉(zhuǎn)移操作台舱，它會(huì)將與失效主節(jié)點(diǎn)是主從關(guān)系的其中一個(gè)從節(jié)點(diǎn)升級(jí)為新的主節(jié)點(diǎn)律杠，并且將其他的從節(jié)點(diǎn)指向新的主節(jié)點(diǎn)，這樣人工干預(yù)就可以免了竞惋。
4柜去、配置中心：在Redis Sentinel模式下，客戶端應(yīng)用在初始化時(shí)連接的是Sentinel節(jié)點(diǎn)集合拆宛，從中獲取主節(jié)點(diǎn)的信息嗓奢。

面試官：那你能說(shuō)下哨兵的工作原理嗎？

我：話不多說(shuō)浑厚，直接上圖：

1蔓罚、每個(gè)Sentinel節(jié)點(diǎn)都需要定期執(zhí)行以下任務(wù)：哨兵默認(rèn)每隔十秒向節(jié)點(diǎn)發(fā)送info，獲取主從服務(wù)器的信息瞻颂，及時(shí)更新哨兵下的服務(wù)器實(shí)例；

每個(gè)Sentinel以每秒一次的頻率郑象，向它所知的主服務(wù)器贡这、從服務(wù)器以及其他的Sentinel實(shí)例發(fā)送一個(gè)PING命令。（如上圖）

2厂榛、如果一個(gè)實(shí)例距離最后一次有效回復(fù)PING命令的時(shí)間超過(guò)down-after-milliseconds所指定的值盖矫，那么這個(gè)實(shí)例會(huì)被Sentinel標(biāo)記為主觀下線。（如上圖）

3击奶、如果一個(gè)主服務(wù)器被標(biāo)記為主觀下線辈双，那么正在監(jiān)視這個(gè)服務(wù)器的所有Sentinel節(jié)點(diǎn)，要以每秒一次的頻率確認(rèn)主服務(wù)器的確進(jìn)入了主觀下線狀態(tài)柜砾。

4湃望、如果一個(gè)主服務(wù)器被標(biāo)記為主觀下線，并且有足夠數(shù)量的Sentinel（至少要達(dá)到配置文件指定的數(shù)量）在指定的時(shí)間范圍內(nèi)同意這一判斷痰驱，那么這個(gè)主服務(wù)器被標(biāo)記為客觀下線证芭。

5、一般情況下担映，每個(gè)Sentinel會(huì)以每10秒一次的頻率向它已知的所有主服務(wù)器和從服務(wù)器發(fā)送INFO命令废士，當(dāng)一個(gè)主服務(wù)器被標(biāo)記為客觀下線時(shí)，Sentinel向下線主服務(wù)器的所有從服務(wù)器發(fā)送INFO命令的頻率蝇完，會(huì)從10秒一次改為每秒一次官硝。

6矗蕊、Sentinel和其他Sentinel協(xié)商客觀下線的主節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，如果處于SDOWN狀態(tài)氢架，則投票自動(dòng)選出新的主節(jié)點(diǎn)傻咖，將剩余從節(jié)點(diǎn)指向新的主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)制。

7达箍、當(dāng)沒有足夠數(shù)量的Sentinel同意主服務(wù)器下線時(shí)没龙，主服務(wù)器的客觀下線狀態(tài)就會(huì)被移除。當(dāng)主服務(wù)器重新向Sentinel的PING命令返回有效回復(fù)時(shí)缎玫，主服務(wù)器的主觀下線狀態(tài)就會(huì)被移除硬纤。

注意：一個(gè)有效的 PING 回復(fù)可以是：+PONG、-LOADING 或者 -MASTERDOWN赃磨。如果 服務(wù)器 返回除以上三種回復(fù)之外的其他回復(fù)筝家，又或者在 指定時(shí)間 內(nèi)沒有回復(fù) PING 命令， 那么 Sentinel 認(rèn)為服務(wù)器返回的回復(fù) 無(wú)效（non-valid）邻辉。

面試官：不錯(cuò)溪王，面試前沒少下工夫啊，今天Redis這關(guān)你過(guò)了值骇，明天找個(gè)時(shí)間我們?cè)倭牧钠渌挠狻＃冻鲂牢康奈⑿Γ?/p>

我：沒問(wèn)題。

• 總結(jié)

本文在一次面試的過(guò)程中講述了Redis是什么吱瘩，Redis的特點(diǎn)和功能道伟，Redis緩存的使用，Redis為什么能這么快使碾，Redis緩存的淘汰策略蜜徽，持久化的兩種方式，Redis高可用部分的主從復(fù)制和哨兵的基本原理票摇。只要功夫深拘鞋，鐵杵磨成針，平時(shí)準(zhǔn)備好矢门，面試不用慌盆色。雖然面試不一定是這樣問(wèn)的，但萬(wàn)變不離其“宗”祟剔。

（筆者覺得這種問(wèn)答形式的博客很不錯(cuò)傅事，可讀性強(qiáng)而且讀后記的比較深刻）

參考：

https://juejin.im/post/5dccf260f265da0bf66b626d#heading-8
https://www.cnblogs.com/hello-/articles/9599380.html
https://www.cnblogs.com/kismetv/p/9236731.html
https://juejin.im/post/5b7d226a6fb9a01a1e01ff64