深入理解 Redis 的集群模式與高可用機制
Redis 是一款廣泛應用于高性能緩存與存儲系統的 NoSQL 數據庫。隨著業務的發展，如何提升 Redis 的高可用性和水平擴展能力成為架構設計的關鍵。本篇博客將系統講解 Redis 的不同集群模式及其高可用策略，深入剖析其故障恢復機制與主從選舉規則。
一、Redis 的四種主要部署模式
1. 單機模式（Standalone）
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所有數據集中存儲在一個 Redis 實例中。
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簡單、快速、適合測試或小型系統。
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缺點：沒有容災能力，單點故障嚴重。
2. 主從復制模式（Master-Slave）
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一個主節點（Master）提供讀寫，多個從節點（Slave）復制主節點的數據，僅提供讀。
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支持讀寫分離，從節點可緩解主節點壓力。
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缺點：主節點掛掉后需人工切換，沒有自動恢復能力。
3. Sentinel 哨兵模式
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在主從復制基礎上，增加 Sentinel 守護進程，負責監控主從狀態并實現主從自動切換。
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自動故障轉移，無需人工干預。
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高可用但不支持數據分片，適合中小型系統。
4. Redis Cluster 模式
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Redis 官方提供的分布式架構，支持數據自動分片與高可用。
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每個主節點負責部分數據（slot），并配有一個或多個從節點。
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集群自動處理主從故障轉移，具備真正的彈性擴展能力。
二、Sentinel 模式中的部署與容災原理
1. Sentinel 是什么？
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是 Redis 提供的高可用組件，獨立運行的進程，不是 Redis 實例本身。
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負責監控主從節點、判斷故障、發起主從切換。
2. Sentinel 可以部署在哪？
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可以部署在任意能訪問 Redis 的服務器上。
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推薦部署在：
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與從節點同機（節省資源）
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獨立服務器上（高可用性強）
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不推薦部署在主節點上：主節點宕機，Sentinel 也失效。
3. 最小部署建議
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至少 3 個 Sentinel 節點，確保有法定票數判斷主節點狀態。
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推薦架構：
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1 主 + 2 從 + 3 Sentinel（可與從節點共用機器）
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三、Redis Cluster 模式的高可用機制
Redis Cluster 在設計上具備原生的分布式高可用能力，主要包括以下幾個方面：
1. 主從架構
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每個主節點對應一個或多個從節點，用于備份數據、提升可用性。
2. 節點間 Gossip 協議
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所有節點定時互發心跳包（PING/PONG），檢測對方存活狀態。
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若某主節點被多數節點判斷失聯，則標記為
FAIL。
3. 自動 Failover 機制
當主節點宕機時，其從節點會自動參與“競選”成為新的主節點，流程如下：
晉升規則（從節點選主）：
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優先看
slave-priority配置（默認值越小越優先；為 0 表示不參與選主）。 -
再比較復制偏移量 offset，越大說明同步越完整，優先級越高。
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最后比較節點 ID，值較小的節點勝出（UUID）。
?? 選主需要多數主節點存活，Redis Cluster 遵循 “超過半數” 原則防止腦裂。
四、如果主節點和它的所有從節點都宕機了怎么辦？
情況說明：
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某個主節點及其所有從節點都掛了。
后果：
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對應的數據分片（slot）將不可訪問。
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Redis Cluster 不會將這些 slot 自動分配給其他主節點（為了數據一致性安全）。
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集群部分服務仍可用，但出現
cluster_slots_fail狀態。
解決方案：
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啟動一個新的 Redis 節點。
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使用
redis-cli --cluster add-node加入集群。 -
使用
setslot或reshard等命令重新分配 slot。 -
恢復備份數據（RDB/AOF）到新節點。
如何避免：
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為每個主節點配置 至少兩個從節點。
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部署在不同物理機或網絡區域，增強容災能力。
五、小結與最佳實踐
| 模式 | 是否高可用 | 是否支持分片 | 是否自動故障恢復 | 適用場景 |
|---|---|---|---|---|
| 單機 | ? | ? | ? | 測試、開發 |
| 主從 | ?（部分） | ? | ?（需手動） | 小型項目 |
| Sentinel | ? | ? | ? | 中型項目，高可用需求 |
| Cluster | ? | ? | ? | 大型分布式系統，數據量大 |
🔚 寫在最后
Redis 的集群模式提供了豐富的選擇，每種模式適合的場景和復雜度不同。在生產環境中，推薦使用 Redis Cluster 結合多個從節點部署，保障數據分片與故障恢復能力，并通過合理設置 slave-priority 和監控系統提升系統彈性。
如果你正在設計 Redis 架構，不妨從自身系統的可用性要求、數據規模、讀寫壓力等方面出發，選擇合適的集群模式，并做好部署與監控體系的建設。
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