Redis基本原理
1、redis資料備份原理，RDB和AOF。
RDB：redis基於當前自身的所有資料所生成的資料快照，純粹的資料，若redis從rdb啟動，可直接載入使用。
AOF：類似redis日誌檔案，aof檔案內部是redis收到的寫命令，若redis從aof啟動，需要先讀aof檔案，然後執行裡面的命令，生產資料。
當觸發生成rdb時，redis會開啟後臺執行緒，生成一份rdb，觸發條件可以設定，類似隔多長時間或有多少資料改動時，生成rdb。
aof類似redis日誌，可控制寫入的頻率，如每秒寫入，當開啟aof時（預設關閉），redis內部維護一個aof檔案，實時將redis收到的寫命令寫入aof中。
aof由於不斷地寫入，會變得越來越大，當aof大小從0增大到設定的大小時，會觸發aof的第一次rewrite操作，redis會將基於當前的資料生成新的aof檔案，在此期間，如果redis收到新的寫命令，redis會將寫命令暫時儲存在記憶體，等新的aof完成後，再將記憶體中的命令追加到新aof中，當新aof完全完成後（假設大小為n），redis會刪除原aof檔案。當新的aof檔案不斷擴大到2n時（預設2倍），會觸發rewrite操作。
2、redis主從複製原理，斷點續傳和過期key處理
主從複製：redis主節點（master）向從節點（slave）複製資料，當叢集沒有任何問題正常運轉時，主節點將收到的如set，del等命令實時複製給從節點，從節點會讀命令並生產資料。當slave第一次連線master時，master後臺生成一份rdb，並等待一段時間，保證更多的slave接入，然後將rdb發給從節點，slave接到rdb後，首先在本地磁碟上備份，然後載入rdb。在此期間，master會將收到的寫命令先存在快取中，然後發給slave。
斷點續傳：master和slave內部都會維護一個backlog檔案，backlog裡面儲存一個offset資料，記錄複製資料位置。如果slave在工作中斷開一段時間又重新連線，會將自身的offset發給master進行對比，如果能在master找到對應的offset，則從offset開始複製，如果沒找到，則生成完整的rdb給slave。
過期key處理：master的key倍lru處理掉，會發del命令給slave。
3、redis哨兵底層原理（包括選舉演算法）
》1、sdown和odown轉換機制
sdown和odown兩種失敗狀態
sdown是主觀宕機，就一個哨兵如果自己覺得一個master宕機了，那麼就是主觀宕機
odown是客觀宕機，如果quorum數量的哨兵都覺得一個master宕機了，那麼就是客觀宕機
sdown達成的條件很簡單，如果一個哨兵ping一個master，超過了is-master-down-after-milliseconds指定的毫秒數之後，就主觀認為master宕機
sdown到odown轉換的條件很簡單，如果一個哨兵在指定時間內，收到了quorum指定數量的其他哨兵也認為那個master是sdown了，那麼就認為是odown了，客觀認為master宕機
。
》2、哨兵叢集的自動發現機制
哨兵互相之間的發現，是通過redis的pub/sub系統實現的，每個哨兵都會往__sentinel__:hello這個channel裡傳送一個訊息，這時候所有其他哨兵都可以消費到這個訊息，並感知到其他的哨兵的存在
每隔兩秒鐘，每個哨兵都會往自己監控的某個master+slaves對應的__sentinel__:hello channel裡傳送一個訊息，內容是自己的host、ip和runid還有對這個master的監控配置
每個哨兵也會去監聽自己監控的每個master+slaves對應的__sentinel__:hello channel，然後去感知到同樣在監聽這個master+slaves的其他哨兵的存在
每個哨兵還會跟其他哨兵交換對master的監控配置，互相進行監控配置的同步
。
》3、slave配置的自動糾正
哨兵會負責自動糾正slave的一些配置，比如slave如果要成為潛在的master候選人，哨兵會確保slave在複製現有master的資料; 如果slave連線到了一個錯誤的master上，比如故障轉移之後，那麼哨兵會確保它們連線到正確的master上。
》4、slave->master選舉演算法
如果一個master被認為odown了，而且majority哨兵都允許了主備切換，那麼某個哨兵就會執行主備切換操作，此時首先要選舉一個slave來
會考慮slave的一些資訊
（1）跟master斷開連線的時長
（2）slave優先順序
（3）複製offset
（4）run id
如果一個slave跟master斷開連線已經超過了down-after-milliseconds的10倍，外加master宕機的時長，那麼slave就被認為不適合選舉為master
(down-after-milliseconds * 10) + milliseconds_since_master_is_in_SDOWN_state
接下來會對slave進行排序
（1）按照slave優先順序進行排序，slave priority越低，優先順序就越高
（2）如果slave priority相同，那麼看replica offset，哪個slave複製了越多的資料，offset越靠後，優先順序就越高
（3）如果上面兩個條件都相同，那麼選擇一個run id比較小的那個slave
》5、quorum和majority
每次一個哨兵要做主備切換，首先需要quorum數量的哨兵認為odown，然後選舉出一個哨兵來做切換，這個哨兵還得得到majority哨兵的授權，才能正式執行切換
如果quorum < majority，比如5個哨兵，majority就是3，quorum設定為2，那麼就3個哨兵授權就可以執行切換
但是如果quorum >= majority，那麼必須quorum數量的哨兵都授權，比如5個哨兵，quorum是5，那麼必須5個哨兵都同意授權，才能執行切換
》6、configuration epoch
哨兵會對一套redis master+slave進行監控，有相應的監控的配置
執行切換的那個哨兵，會從要切換到的新master（salve->master）那裡得到一個configuration epoch，這就是一個version號，每次切換的version號都必須是唯一的
如果第一個選舉出的哨兵切換失敗了，那麼其他哨兵，會等待failover-timeout時間，然後接替繼續執行切換，此時會重新獲取一個新的configuration epoch，作為新的version號
》7、configuraiton傳播
哨兵完成切換之後，會在自己本地更新生成最新的master配置，然後同步給其他的哨兵，就是通過之前說的pub/sub訊息機制
這裡之前的version號就很重要了，因為各種訊息都是通過一個channel去釋出和監聽的，所以一個哨兵完成一次新的切換之後，新的master配置是跟著新的version號的
其他的哨兵都是根據版本號的大小來更新自己的master配置的
。
4、資料分佈演算法，hash，一致性hash演算法，hash slot
一致性hash演算法要解決的問題：在多master叢集中，所有資料需要按照給定的規則存在固定的master中，保證要查詢的時候能知道在哪個master的從節點上。
最原始hash演算法：對key計算hashcode值，對master個數取餘數，得到master位置，類似hashmap。但是hashmap可以這麼做，因為hashmap不存在某個entry宕機的情況。這種做法如果某個master宕機，那麼取資料就會出錯。例如，有三個master，第二個master宕機，那麼第二個master的資料全丟失，而且master個數變成2，取資料時要除的數字變成2，存的時候除的數字是3，這樣肯定不能找到正確的master。
一致性hash演算法：一致性hash演算法引入和hash環的概念，所有的master均勻分佈在一個長度為（2^32-1）的圓環上，所有的K/V儲存時，都是將key的hashcode%（圓環長度），這個數字對應環上的位置順時針移動，打到哪個master，就存到其中。可以避免某一臺master宕機導致整個叢集不可用。
hash slot：redis叢集固定持有16384個hash slot（虛擬節點），K/V儲存時，對K的取CRC16%16384，找到對應的hash slot，儲存在hash slot上，叢集中每個master持有一部分hash slot，當某個master宕機，master上的hash slot會迅速轉移到其他master上，減小資料損失，而hash slot轉移的消耗是極低的。在讀取資料時，真正尋找的，是hash slot，與hash slot在哪個maste上無關，所以即便是master宕機了，上面的資料也不會全部消失，而且剩餘資料還能正常工作。