面试题：Redis复制中如何处理网络分区对高可用性的影响

Question

在Redis复制架构下，如果出现网络分区，可能会导致主从节点失联，简述Redis通常采用哪些机制来应对这种情况，以维持高可用性。

Answer 1

1. 心跳检测机制：
   • 主节点和从节点之间会定期发送PING和PONG消息进行心跳检测。主节点默认每秒向从节点发送PING命令，从节点收到PING命令后，回复PONG消息。通过这种方式，主从节点可以及时感知对方是否在线。如果主节点长时间（可配置）没有收到某个从节点的PONG回复，就会认为该从节点失联。
2. 自动重连机制：
   • 当从节点因为网络分区等原因与主节点失联后，从节点会不断尝试重新连接主节点。它会根据配置的重连策略，在一定时间间隔后发起重连操作，直到成功连接上主节点。
3. 部分重同步机制：
   • 当网络分区恢复，从节点重新连接主节点后，Redis支持部分重同步。主节点会记录最近一段时间内执行的写命令操作（在复制积压缓冲区中）。从节点重连后，会向主节点发送PSYNC命令，包含自己的复制偏移量等信息。主节点判断从节点的偏移量在复制积压缓冲区范围内，就可以只将从节点缺少的那部分写命令同步给从节点，而不是全量重新同步，大大减少了数据传输量和同步时间，提高了恢复效率。
4. 哨兵（Sentinel）机制：
   • 监控：哨兵节点会定期监控主节点和从节点的运行状态，通过向主从节点发送PING命令来判断其健康状况。如果主节点在一定时间内没有响应PING命令，哨兵节点会标记主节点为疑似下线（PFAIL）。
   • 主观下线和客观下线：单个哨兵节点标记主节点为疑似下线后，会询问其他哨兵节点。如果达到一定数量（可配置）的哨兵节点都认为主节点疑似下线，就会将主节点标记为客观下线（FAIL）。
   • 故障转移：当主节点被标记为客观下线后，哨兵节点会进行协商，选举出一个领头哨兵节点，由领头哨兵节点负责在从节点中选举一个新的主节点。然后，将其他从节点重新配置为新主节点的从节点，从而恢复Redis集群的正常工作，保证高可用性。
5. 集群模式（Cluster）下的处理：
   • 节点握手和故障发现：在Redis Cluster中，节点之间通过Gossip协议进行信息交换。每个节点每秒会随机选择几个节点发送PING消息，并接收其他节点的PONG消息。通过这种方式，节点可以了解集群中其他节点的状态。如果某个节点在一定时间内没有收到来自另一个节点的PONG消息，就会标记该节点为疑似下线。然后通过Gossip协议，向其他节点传播这个疑似下线信息。当大多数节点都认为该节点疑似下线时，就会将其标记为客观下线。
   • 故障转移：对于主节点的故障，集群会从该主节点的从节点中选举一个来替代它成为新的主节点。选举过程类似哨兵机制，通过投票等方式进行。新的主节点选举出来后，集群会自动调整内部的配置，将其他相关节点与新主节点进行重新关联，以保证集群的高可用性和数据的正常读写。