面试题：Redis有序集合辅助MySQL索引查询的性能调优及高可用方案

Question

假设在一个高并发的电商系统中，使用Redis有序集合辅助MySQL进行商品销量排序查询。随着业务量增长，发现查询性能下降且存在单点故障风险。请从性能调优和高可用架构设计两方面提出完整的解决方案，包括但不限于Redis集群配置、数据分片策略、缓存更新机制等，并说明每一步措施的原理及预期效果。

Answer 1

性能调优

1. Redis集群配置：
   • 原理：采用Redis Cluster模式，将数据分布在多个节点上，通过哈希槽（hash slot）的方式进行数据分片。每个节点负责一部分哈希槽，这样可以实现数据的分布式存储和处理，提高读写性能。
   • 预期效果：提升系统整体的读写能力，减轻单个Redis节点的压力，使得系统能够承载更高的并发量。
2. 数据分片策略：
   • 原理：使用一致性哈希算法或Redis Cluster自带的哈希槽分配方式。一致性哈希算法通过将数据映射到一个固定的哈希环上，节点也分布在这个环上，数据根据哈希值找到对应的节点存储。哈希槽方式则是直接将数据分配到指定的哈希槽对应的节点。
   • 预期效果：保证数据在集群中的均匀分布，避免数据倾斜，提高存储和查询效率。
3. 缓存更新机制：
   • 原理：采用双写模式或异步更新模式。双写模式即在更新MySQL数据时同时更新Redis缓存；异步更新模式是将缓存更新操作放入消息队列，由消费者异步处理。
   • 预期效果：保证MySQL和Redis数据的一致性，减少缓存穿透和缓存雪崩的风险，提升系统的可用性和数据准确性。

高可用架构设计

1. Redis集群配置：
   • 原理：在Redis Cluster基础上，使用哨兵（Sentinel）机制。Sentinel可以监控Redis节点的状态，当主节点出现故障时，自动将从节点提升为主节点，保证系统的可用性。
   • 预期效果：消除单点故障，提高系统的容错能力，当某个节点出现故障时，能够自动进行故障转移，业务不受影响。
2. 数据备份与恢复：
   • 原理：定期对Redis数据进行持久化（RDB或AOF），将数据保存到磁盘。同时，可以将备份数据复制到其他存储介质或地理位置。
   • 预期效果：在发生故障导致数据丢失时，可以通过恢复持久化数据快速恢复业务，保证数据的可靠性和可用性。
3. 负载均衡：
   • 原理：在应用层和Redis集群之间加入负载均衡器，如Nginx或HAProxy。负载均衡器根据预设的算法（如轮询、IP哈希等）将请求均匀分配到各个Redis节点。
   • 预期效果：进一步提升系统的并发处理能力，避免单个节点负载过高，同时也增强了系统的可用性，当某个节点故障时，负载均衡器可以自动将请求转发到其他正常节点。