Redis主从复制的原理

在Redis集群中,让若干个Redis服务器去复制另一个Redis服务器,我们定义被复制的服务器为主服务器(master),而对主服务器进行复制的服务器则被称为从服务器(slave),这种模式叫做主从复制模式。

数据流向是单向的,只能是从master到slave

一个slave只能有一个master

主从复制的作用

  • 为数据提供多个副本,实现高可用
  • 实现读写分离(主节点负责写数据,从节点负责读数据,主节点定期把数据同步到从节点保证数据的一致性)

主从复制的方式

  • 命令slaveof。 优点:无需重启。缺点:不便于管理
  • // 命令行使用 slaveof ip port // 使用命令后自身数据会被清空,但取消slave只是停止复制,并不清空
  • 修改配置。 优点:统一配置。缺点:需要重启
  • // 配置文件中配置 slaveof ip port slave-read-only yes //只允许从节点进行读操作

全量复制

用于初次复制或其它无法进行部分复制的情况,将主节点中的所有数据都发送给从节点,是一个非常重型的操作,当数据量较大时,会对主从节点和网络造成很大的开销

全量复制过程:

  1. Redis内部会发出一个同步命令,刚开始是Psync命令,Psync ? -1表示要求master主机同步数据
  2. 主机会向从机发送run_id和offset,因为slave并没有对应的 offset,所以是全量复制
  3. 从机slave会保存主机master的基本信息
  4. 主节点收到全量复制的命令后,执行bgsave(异步执行),在后台生成RDB文件(快照),并使用一个缓冲区(称为复制缓冲区)记录从现在开始执行的所有写命令
  5. 主机发送RDB文件给从机
  6. 发送缓冲区数据
  7. 刷新旧的数据。从节点在载入主节点的数据之前要先将老数据清除
  8. 加载RDB文件将数据库状态更新至主节点执行bgsave时的数据库状态和缓冲区数据的加载。

全量复制开销

  • 主节点需要bgsave
  • RDB文件网络传输占用网络io
  • 从节点要清空数据
  • 从节点加载RDB
  • 全量复制会触发从节点AOF重写

部分复制

部分复制是Redis 2.8以后出现的,用于处理在主从复制中因网络闪断等原因造成的数据丢失场景,当从节点再次连上主节点后,如果条件允许,主节点会补发丢失数据给从节点。因为补发的数据远远小于全量数据,可以有效避免全量复制的过高开销,需要注意的是,如果网络中断时间过长,造成主节点没有能够完整地保存中断期间执行的写命令,则无法进行部分复制,仍使用全量复制

部分复制过程:

  1. 如果网络抖动(连接断开 connection lost)
  2. 主机master 还是会写 repl_back_buffer(复制缓冲区)
  3. 从机slave 会继续尝试连接主机
  4. 从机slave 会把自己当前 run_id 和偏移量传输给主机 master,并且执行 pysnc 命令同步
  5. 如果master发现你的偏移量是在缓冲区的范围内,就会返回 continue命令
  6. 同步了offset的部分数据,所以部分复制的基础就是偏移量 offset。

服务器运行ID(run_id):每个Redis节点(无论主从),在启动时都会自动生成一个随机ID(每次启动都不一样),由40个随机的十六进制字符组成;run_id用来唯一识别一个Redis节点。 通过info server命令,可以查看节点的run_id。

开发运维常见的问题

  1. 读写分离
  • 复制数据存在延迟(如果从节点发生阻塞)
  • 从节点可能发生故障
  1. 主从配置不一致
  • 例如maxmemory不一致,可能会造成丢失数据
  • 例如数据结构优化参数不一致:造成主从内存不一致
  1. 规避全量复制
  • 第一次全量复制不可避免,所以分片的maxmemory减小,同时选择在低峰(夜间)时,做全量复制。
  • 复制积压缓冲区不足 增大复制缓冲区配置rel_backlog_size

例如:如果网络中断的平均时间是60s,而主节点平均每秒产生的写命令(特定协议格式)所占的字节数为100KB,则复制积压缓冲区的平均需求为6MB,保险起见,可以设置为12MB,来保证绝大多数断线情况都可以使用部分复制。

  1. 复制风暴 master节点重启,master节点生成一份rdb文件,但是要给所有从节点发送rdb文件。对cpu,内存,带宽都造成很大的压力

原文发布于微信公众号 - 全菜工程师小辉(mseddl)

原文发表时间:2019-05-28

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