[發明專利]一種Redis集群多數據中心高可用的分布式方法及架構

在審

• 申請號: 201910978115.0
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110704541A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 王昭寧;劉津;徐曉笛;劉金偉;張哲銘
• 申請（專利權）人: 浪潮云信息技術有限公司
• 主分類號: G06F16/27
• 分類號: G06F16/27;G06F16/23;H04L29/08
• 代理公司: 37100 濟南信達專利事務所有限公司
• 代理人: 姜明

本發明公開了一種Redis集群多數據中心高可用的分布式方法及架構，屬于云計算/數據庫技術領域。本發明的Redis集群多數據中心高可用的分布式方法,一個數據集有多個副本，相同副本分布在不同的節點上，數據集更新時，保證不同節點上副本數據的一致性；此外相同的數據集中僅有一個副本設置有租約權限，用戶在不同節點對數據集進行請求，擁有租約權限的數據集的節點負責讀寫。該發明的Redis集群多數據中心高可用的分布式方法能夠保證集群副本數據的強一致性，并能夠提升集群的整體讀寫速度，具有很好的推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及云計算/數據庫技術領域，具體提供一種Redis集群多數據中心高可用的分布式方法及架構。

背景技術

這是一個數據的時代，推動數據浪潮的發展在于對龐大數據量的存儲與分析。而數據正確性，一致性就成了保證這些上層建筑的基礎服務，一款產品是否能在業界樹立良好的口碑，這便是一把度量尺。在這個硬件飛速發展的時代，雖說摩爾定律隨著產業的密集性已然失效，但是不可否認的是迭代集成還在繼續，硬件的速度提升并沒有停下腳步，這便為軟件行業CAP的研究提供了緩和的余地。保證200ms的響應閾值，開發人員與架構師們可以集中更多的精力在架構的高可用性上。正確性與高可用，重中之重的東西提高再多的關注度也不為過。

Redis作為高效率的Key-Value數據庫存儲系統,支持多種類型的存儲方式與數據操作,加之其協議類型簡單,被廣泛應用于數據存儲及緩存中。對于大數據量業務場景下,必然需要部署多個Redis實例解決單物理機下的內存瓶頸,目前Redis官方推出的RedisCluster集群方案雖然可以實現部署多個Redis實例,但是其復雜性過高難以維護和升級,不適合生產環境。

Redis的官方集群搭建情況如下如圖1所示，從這種redis cluster的架構圖中可以很容易的看出首先將數據根據hash規則分配到6個slot中(這里只是舉例子分成了6個槽)，然后根據CRC算法和取模算法將6個slot分別存儲到3個不同的master節點中，每個master節點又配套部署了一個slave節點，當一個master出現問題后，slave節點可以頂上。

Redis Cluster中所有的節點之間兩兩通過Redis ClusterBus交互，主要交互以下關鍵信息：

數據分片(slot)和節點的對應關系。

集群中每個節點可用狀態。

集群結構發生變更時，通過一定的協議對配置信息達成一致。數據分片的遷移、故障發生時的主備切換決策、單點master的發現和其發生主備關系的變更等場景均會導致集群結構變化。

發布/訂閱功能在cluster版的內容實現所需要交互的信息。

Redis Cluster Bus通過單獨的端口進行連接，bus是節點間的內部通信機制，交互的是字節序列化信息，而不是client到Redis服務器的字符序列化以提升交互效率。

Redis Cluster是去中心化的分布式實現方案，客戶端可以和集群中的任一節點連接。

Redis官方集群雖然可以保證集群的高可用性，但是還存在以下缺陷：

1、主從同步沒有保證強一致性；

2、不具備自動容錯和恢復功能，主機從機的宕機都會導致前端部分讀寫請求失敗，需要等待機器重啟或者手動切換前端的IP才能恢復；

3、主機宕機，宕機前有部分數據未能及時同步到從機，切換IP后還會引入數據不一致的問題，降低了系統的可用性；

4、如圖1所示，當master1和slave1都宕機，集群就無法繼續提供服務，降低了系統的可用性。

發明內容