面试题：缓存设计之Redis集群故障转移后数据一致性问题

Question

当Redis集群完成一次故障转移后，可能会面临数据一致性的挑战。请深入分析在不同的网络分区场景下，如何确保故障转移后集群的数据一致性，并提出至少两种可行的解决方案及其优缺点。

Answer 1

1. 同步复制方案

• 确保一致性原理：在主节点写入数据时，要求至少同步复制到一定数量（比如大多数，N/2 + 1，N为节点总数）的从节点，才向客户端返回写入成功。这样在故障转移后，新的主节点的数据必定是经过多数节点确认的，能保证数据一致性。
• 优点：数据一致性强，能很大程度上避免数据丢失或不一致情况，尤其适用于对数据准确性要求极高的场景。
• 缺点：写入性能会受到影响，因为需要等待多个从节点同步完成，网络延迟等因素会增加写入响应时间，降低系统整体吞吐量。

2. 异步复制结合补偿机制方案

• 确保一致性原理：主节点写入数据后，先异步将数据复制到从节点。在故障转移后，通过检查新主节点和其他从节点的数据差异，利用补偿机制（如增量同步、全量同步等）来修复不一致的数据。
• 优点：写入性能高，因为主节点无需等待从节点同步完成即可响应客户端，能提高系统整体吞吐量。
• 缺点：在故障转移瞬间可能存在数据不一致的窗口期，补偿机制实现复杂，可能需要额外的系统开销来管理和执行数据修复操作，并且如果网络分区情况复杂，可能导致数据修复不及时或失败，影响数据一致性。