Redis集群可靠性的研究與優(yōu)化.pdf

1、近年來(lái)內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展迅速，其中最有代表性的就是Redis數(shù)據(jù)庫(kù)。Redis是一種基于key-value鍵值對(duì)存儲(chǔ)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，具有冗余和復(fù)制備份的特性，并且提供了多種編程語(yǔ)言支持以增加兼容性。Redis通常以高容錯(cuò)、高可用、可擴(kuò)展的集群模式提供服務(wù)，廣泛應(yīng)用在高速緩存系統(tǒng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理等領(lǐng)域。隨著Redis集群構(gòu)建規(guī)模的增大，其可靠性的問(wèn)題逐漸突出，提升集群可靠性能夠降低集群發(fā)生故障給用戶造成的損失。本文對(duì)Redis集群的容錯(cuò)機(jī)制

2、進(jìn)行深入研究，以此為切入點(diǎn)對(duì)集群的可靠性進(jìn)行優(yōu)化。
　　本文主要工作如下:
　　(1)針對(duì)Redis集群中存在的單節(jié)點(diǎn)故障的問(wèn)題，基于Redis集群容錯(cuò)機(jī)制的原理和過(guò)程，提出根據(jù)集群狀態(tài)的變化對(duì)容錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行階段劃分的方法。Redis集群的容錯(cuò)機(jī)制保證在發(fā)生單點(diǎn)故障時(shí)，集群能從故障中恢復(fù)。在容錯(cuò)機(jī)制運(yùn)行過(guò)程中，集群經(jīng)過(guò)確認(rèn)下線、恢復(fù)上線的狀態(tài)轉(zhuǎn)變，根據(jù)集群的狀態(tài)變化，本文將Redis集群的容錯(cuò)機(jī)制分成下線檢測(cè)和故障轉(zhuǎn)移兩個(gè)階段

3、，下線檢測(cè)階段完成故障節(jié)點(diǎn)檢測(cè)，確認(rèn)集群下線的狀態(tài);故障轉(zhuǎn)移階段通過(guò)節(jié)點(diǎn)選舉和主從切換完成集群的恢復(fù)。
　　(2)針對(duì)下線檢測(cè)階段集群狀態(tài)收斂較慢的問(wèn)題，根據(jù)Gossip通信協(xié)議的消息傳播特點(diǎn)，提出一種適用于大規(guī)模集群的通信模型。通過(guò)該模型建立集群收斂速度和通信過(guò)程之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)在下線檢測(cè)階段，由于通信負(fù)載不均衡導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)發(fā)送心跳消息的頻率比較低，而且在心跳消息中冗余節(jié)點(diǎn)信息的選取具有隨機(jī)性，降低了有效消息所占的比例。針對(duì)集群收斂

4、過(guò)程的性能瓶頸，本文提出一種基于通信負(fù)載均衡的優(yōu)化方法對(duì)集群的通信過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，增加集群收斂速度，提高下線檢測(cè)的效率。
　　(3)針對(duì)Redis集群容錯(cuò)機(jī)制的宕機(jī)容忍度較低的問(wèn)題，基于集群的分片結(jié)構(gòu)，提出新的主節(jié)點(diǎn)選舉算法。原始的選舉算法容易出現(xiàn)多次選舉的情況，而且從節(jié)點(diǎn)在選舉過(guò)程中沒(méi)有投票權(quán)，限制了算法對(duì)于多數(shù)主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)的情況的適用性。本文從集群分片間的關(guān)系考慮，實(shí)現(xiàn)一種基于分組協(xié)同的片間選舉算法。通過(guò)優(yōu)化后的選舉算法，提升集群