面试题：Redis AOF持久化与高可用架构如何协同设计以保证数据一致性

Question

在Redis中，AOF持久化机制和高可用架构（如Redis Sentinel或Redis Cluster）协同工作来保障数据的一致性和可靠性。请阐述AOF持久化在高可用架构中的作用，以及它们是如何协同设计，从而确保在节点故障或网络分区等情况下，数据仍然能够保持一致的？

Answer 1

AOF持久化在高可用架构中的作用

1. 数据恢复：AOF（Append - Only File）持久化以日志的形式记录服务器所处理的每一个写操作。在高可用架构中，当节点出现故障需要恢复时，通过重放AOF文件中的写命令，可以重建故障前的数据状态，保证数据的完整性，为节点重新加入集群或恢复服务提供数据基础。
2. 数据一致性辅助：它提供了一种可靠的记录数据变更的方式。在高可用环境下，不同节点间的数据同步可能因为网络等原因出现不一致，AOF文件记录的完整写操作历史可作为数据一致性检查和修复的依据。

协同设计确保数据一致性

1. Redis Sentinel：
   • 故障检测与转移时的数据一致性：Sentinel监控主从节点状态，当主节点故障时，Sentinel会从从节点中选举一个新的主节点。新主节点选举出来后，它会根据自身的AOF文件来服务客户端请求。同时，其他从节点会从新主节点同步数据，在同步过程中，新主节点会把AOF文件中的部分写操作发送给从节点，以保证从节点的数据与新主节点一致。从节点重放这些AOF命令来更新自身数据，从而在故障转移后重新建立起一致的数据副本。
   • 配置更新：Sentinel会更新集群配置，记录新主节点的信息。从节点会根据新的配置信息，与新主节点进行数据同步，AOF文件在此过程中起到数据同步源的作用，确保新的主从关系下数据的一致性。
2. Redis Cluster：
   • 节点故障处理：在Redis Cluster中，每个节点都有自己的AOF文件。当某个节点发生故障时，集群会通过故障检测机制发现故障节点，并将其从集群中移除。其他节点会继续提供服务，并且新加入的节点或者重新恢复的节点，可以通过同步其他节点的AOF文件来恢复数据，从而保证整个集群的数据一致性。
   • 数据分片与一致性：集群采用数据分片存储，每个主节点负责一部分数据。主节点将写操作记录到AOF文件，同时异步复制给从节点。如果主节点故障，从节点可以根据AOF文件提升为主节点继续提供服务，并且在故障恢复过程中，通过重放AOF文件保证数据与其他节点的一致性。同时，集群通过Gossip协议在节点间传播状态信息，保证各节点对集群状态的认知一致，与AOF持久化配合，确保数据在整个集群范围内的一致性。