面向高可用性的NoSQL 資料庫

專為自動化資料庫彈性設計，降低硬體故障與雲端當機風險

高可用性保障

Redis 企業版是一款自管理的即時資料平台，能夠釋放Redis 在大規模應用中的全部潛力，並確保 99.999% 的高可用性。

Redis 企業版的高可用性是基於資料複製機制，同時，自動故障轉移、備份和復原等功能也在保障應用高可用服務等級協定（SLA）方面發揮重要作用。

資料複製是指在多個Redis 企業版伺服器上儲存相同的資料副本。 Redis Enterprise 透過資料複製機制確保資料安全，即使某些伺服器發生故障，應用程式仍能不間斷運行，無需停機，始終保持高可用性。

高性價比的資料複製

與大多數NoSQL 資料庫部署類似，開源Redis 採用三個副本機制來保障高可用性。從整體架構來看，第一副本用於儲存資料集，第二副本用於故障轉移，第三副本在發生網路分區時充當仲裁者。然而，由於DRAM 成本高昂，維護三副本模式的費用極為可觀。

Redis 企業版透過雙重複製機制提供完整的高可用（HA）系統，大幅降低成本。其仲裁機制在節點層級進行，透過叢集中採用奇數個節點來實現自動判定。

下圖展示了在AWS 上運行90GB 高可用架構時，開源Redis 採用三副本模式VS Redis Enterprise 採用兩個副本+ 仲裁節點模式的基礎設施成本對比：

純記憶體複製

Redis 企業版採用無磁碟複製（純記憶體複製）機制，在主伺服器和副本伺服器上均實現完整的資料冗餘，如下圖所示。

在一項內部複製基準測試中，使用52GB DRAM（19GB RDB）進行測試，基於2× r3.2xlarge 實例，測試結果如下：

此外，Redis 企業版採用PSYNC2 進行核心操作，以確保複製連結的持續維護，以便執行計畫內故障轉移或分片遷移。

自動故障轉移

Redis 企業版集群具備容錯性和高可用性。當主伺服器或節點發生故障時，Redis 企業版的自癒機制會自動偵測硬體故障，選舉副本作為替代，並將其提升為新的主伺服器。同時，Redis 企業版也會自動切換所有客戶端連接，整個故障轉移過程在數秒內完成，無需人工幹預。 Redis 企業版集群透過兩種監控機制來偵測故障：

節點監控（Node Watchdog）：監控特定節點上的所有程序。例如，當某個分片無回應時，節點監控會觸發分片故障轉移事件。
叢集監控（Cluster Watchdog）：負責監測叢集節點的健康狀態，並使用Gossip 協定管理叢集節點的成員狀態。例如，叢集監控可以觸發節點故障事件或偵測網路分裂。

這兩種監控機制都是分散式叢集管理元件的一部分，並運行在叢集的每個節點上。故障偵測必須由叢集內部的元件負責，以避免出現如下圖左側的情況：在此範例中，監控元件位於錯誤的網路分區，導致無法觸發故障轉移。

一旦偵測到故障事件，Redis 企業版叢集會自動透明地執行一系列內部分散式流程，將相關的分片（Shard）和端點（Endpoint）（如有需要）故障轉移至健康的叢集節點。同時，如果必要，系統也會透過不同的代理（Proxy）重新路由用戶流量。

Redis 企業版叢集為吵雜（公有雲）和安靜（虛擬私有雲、本地部署）環境提供即開即用的高可用性（HA）設定檔。我們發現，過於頻繁地觸發故障轉移可能會導致系統穩定性問題。而在安靜的網路環境中，Redis 企業版叢集可以輕鬆調整，以確保在所有故障情境下，故障轉移時間始終保持在個位數秒（<10 秒）以內。

多可用區/機架部署

透過Redis 企業版，您可以在AWS、Google Cloud 和Microsoft Azure 提供的大約90 個區域中進行選擇，確保應用程式靠近用戶，從而實現亞毫秒響應時間。

Redis 企業版也專為多區、多區域和多雲環境中的Redis 企業版叢集提供逐級增強的地理容災能力。它支援多可用區/機架的群集配置。在此模式下，叢集節點會被標記為其所在的可用區/機架，並確保同一分片（Shard）的主伺服器和副本Redis 程序不會部署在相同的可用區/機架上。

在多可用區/機架環境中運行Redis 企業版需要滿足以下條件：

至少三個叢集節點，且總數必須為奇數。
至少三個可用區/機架，總數必須為奇數。
任何單一可用區/機架的節點數量必須少於所有其他可用區/機架的節點總和，以確保在某個可用區/機架發生故障時，叢集中仍有大多數節點保持運作。
可用區/機架之間的網路延遲應小於10ms，以確保叢集故障偵測機制能夠正常運作。在大多數情況下，系統決策僅在真實故障發生時觸發，不會被網路波動影響。如果可用區/機架之間的延遲超過10ms，則應考慮採用Active-Passive或Active-Active部署模式。

以下範例展示了Redis 企業版在雲端的多可用區配置：

如您所見，該範例符合上述所有條件：

節點數量為奇數（7 個）。
可用區數量為奇數（3 個）。
每個可用區的節點數量均為少數派。
在所有主要公有雲中，同一區域內可用區之間的網路延遲始終小於10ms。

Redis 企業版的多雲集群地理容災能力

雲端服務供應商的故障影響範圍各不相同，可能是臨時的容量限制，也可能是徹底的宕機，這些都可能對應用程式部署造成嚴重影響。透過將資料分佈到多個雲端環境，企業可以提高資料庫和應用程式的可靠性，防止資料遺失。

Redis 企業版多雲叢集支援跨多個公有雲供應商（AWS、Google Cloud、Azure）和多個區域部署Redis 企業版叢集。透過多雲集群，您可以充分利用各大雲廠商的獨特工具和服務，而無需承擔管理跨雲端資料複製和遷移的複雜性。此外，多雲叢集能夠在更多雲端區域提供低延遲訪問，滿足資料主權要求，同時確保高可用性。

Redis 企業版會自動在多個雲端之間分散數據，以增強容錯能力，確保應用程式始終可用。

除了資料庫的高可用性，企業也應制定應用級的容災方案，以最大程度提升多雲環境下的應用可靠性和容錯能力。應用應分佈在多個雲端，並具備在必要時自動切換的能力，以滿足高可用性系統的需求。