Redis主从复制

建立主从命令:
slaveOf 主库ip port

复制类型

Redis2.8之前只有全量复制,2.8之后全量+增量

  • 全量复制:比如在第一次同步时
  • 增量复制:网络通讯中断后,从库重新连接,增量复制
全量复制
  1. 主库和从库建立通讯连接,协商复制过程。从库发起数据同步,向主库发送fsycn {runId} {offSet}请求,比如fsync ? -1代表请求从库不知道主库的runId,offSet为1表示是第一次复制。主库收到后,响应fullresync {runId} {offSet},告诉从库运行时ID,以及当前数据同步的偏移量。
  2. 主库向从库发生RDB文件。主库执行bgsave,开始生成RDB文件,并且在生成完毕后向从库发送。从库收到了RDB后,先将本库内容清空,因为在这段时间内,可能已经收到了主库发送过来的部分内容。清空后通过RDB文件进行恢复。在这段时间内,主库会将发生的写操作写到replication buffer内。
  3. 主库向从库发送replication buffer。当主库完成文件发送后,会再将replication buffer发送,从库再执行,以此来保证最终一致性。
    image.png
增量复制
  1. 从库短线重连
  2. 从库发送psync {runId} {offSet}命令
  3. 主库根据偏移量计算需要同步的数据
  4. 通过repl_buffer发送需要同步的数据
  • repl_backlog_buffer(复制积压缓冲区)
    环形缓冲区,主库内部会维护自己的repl_backlog_buffer,每次主库向从库同步同步写命令时,会同时维护内部的repl_bak缓冲区。当从库断开连接重连后,向主库请求同步数据,发送psync {runId} {offSet},主库根据offSet偏移量和repl_bak内的偏移量进行对比,计算出差异的数据,并写入repl_buffer内,发送到从库实现断连期间的数据同步。但当offSet在repl_bak内找不到时,说明新数据已经将覆盖掉环形缓冲区了,此时只能进行全量备份,所以尽量将repl_bak设置的大一些,避免全量同步,默认为1M。
  • replication buffer
    redis内无论客户端和redis通信,还是主库和从库通信,均需要创建repl_buffer。客户端是一个client,从库也是一个client,当客户端连接到redis后,redis会创建一个repl_buffer,redis先把数据写到buffer内,再输出buffer通过socket将数据发送出去,所以主从同步时也是同样,先输出到repl_buff,再发送到从库内实现同步。


    image.png
命令传播阶段

主库在收到写操作后,异步向slave发送修改命令,以尽量快的保证数据一致。

命令传播阶段

在主从正常通讯的阶段,从库每秒向主库发送心跳,发送REPLCONF ACK <replication_offset>,向主库发送偏移量。
主要有3个用处:

  1. 检测主从节点的连接
  2. 辅助实现min-slave
  3. 检查是否存在命令丢失
问题
  1. 为什么主从全量复制使用RDB而不是AOF
    1. RDB文件占用空间较小,使用了内存压缩技术,且RDB是二进制数据,恢复数据块,而AOF是执行的命令,恢复数据慢
    2. 如果使用AOF,说明需要开启AOF的持久化,需要持续刷盘,会对磁盘的IO产生压力,而RDB一般在定时备份和全量复制才会触发。
  2. 什么是无磁盘复制模式
    Redis默认全量复制是磁盘复制,但是如果磁盘性能较差,会对主服务器产生压力。无磁盘复制就是Master节点fork一个新线程,直接dump RDB到从库的socket,不写入到磁盘。适用于磁盘较慢,网络较快的场景。
  3. 为什么还有从库的从库设计模式
    如果是一主多从,多个从节点的数据复制,都需要从主库这边消耗线程资源,如果是一主-多从-多从,同步的压力就会级联分散到从库这边,由从库再向下一级从库发送同步数据。
  4. 读写分离器中的问题
    1. 延迟与不一致的问题
      用于主从同步的过程是异步的,所以延迟问题无法避免,Redis本身也只能保证最终一致性。但是可以尽量减少延迟:比如优化主从之间的网络延迟、监控主从节点延迟,如果offSet差异过大,则不再从次从节点读取数据、使用集群拓展读写能力。
      在初始过程或者是网络连接不畅的时候,不一致的差异会增大。例如主从节点无法连接的时候,可以通过slave-serve-stale-data配置来优化,如果对差异性要求不高,设为yes,即允许在主从网络不通的情况下,接收读命令,设为no则是不允许。

    2. 数据过期问题
      在单机版的Redis中,有2种缓存过期策略:
      惰性删除:读取key时,判断如果ttl过期,则删除key
      定期删除:服务器定时删除过期内存,但是频发删除内存会对cpu产生压力,所以删除的频率和时间都受到了限制
      在主从复制的场景下,从库为了保证数据的一致性,不会主动删除过期数据,都是由主节点控制删除过期数据。在Redis3.2后,在从节点读取到过期数据时,会自动不再返回给客户端。

    3. 故障切换问题
      在没有使用哨兵模式的情况下,需要客户端自己去选择连接主库还是从库,增加应用的复杂度,对于容灾也需要自己去实现。

总结

主从模式要和哨兵模式共同使用,以实现容灾、自动切换负载的功能。

参考链接:
https://www.pdai.tech/md/db/nosql-redis/db-redis-x-copy.html

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