redismaster-slave理论

Posted 2021-03-31 小小灬星愿

主从复制原理

• redis采用异步方式复制数据到slave节点，不过redis2.8开始，slave node会周期性地确认自己每次复制的数量

• 一个master node可以配置多个slave node

• slave node也可以连接其他的slave node

• slave node做复制的时候，是不会block master node的正常工作的

• slave node在做复制的时候，也不会block对自己的查询操作，它会用旧的数据集来提供服务，但是复制完成后，就需要删除旧的数据集，加载新的数据集，这个时候就会暂停对外的服务了

• slave node主要用来进行横向扩容，做读写分离，扩容的slave node可以提高读的吞吐量

• 当启动一个slave node的时候，slave node会发送一个PSYNC命令给master node，如果这是slave node重新连接master node，那么master node仅仅会复制个slave部分缺少的数据，否则如果是slave node第一次连接到master node，那么会触发一次full resynchronization

• 开始full resynchronization的时候，master会启动一个后台线程，开始生成一份rdb快照文件，同时还会将从客户端所有收到的写命令缓存在内存中。RDB文件生成完成后，master会将这这个RDB发送给slave，slave会先写入本地磁盘，然后再从磁盘加载到内存中，然后master会将内存中的写命令发送给slave，slave也会同步这些数据。

• slave node如果跟master node有网络故障，断开了连接，会自动重连，如果master发现有多个slave node都来重新连接，仅仅会启动一个rdb save操作，用一份数据服务所有的slave node。

• 主从复制的断点续传，从redis2.8开始，就支持主从复制的断点续传，如果主从复制过程中，网络连接断掉，那么可以接着上次复制的地方继续复制下去，而不是从头开始复制一份。

• master node会在内存中维护一个backlog，master和slave都会保存replica offset还有一个master id，replica offset就是保存在backlog中的，如果master和slave网络连接断掉了，slave会让master从上次的replica offset开始继续复制，但是如果没有找到对应的offset，那么就会执行一次full resynchronization。

• 无磁盘化复制，master在内存中直接创建rdb，然后发送个slave，不会在本地落地磁盘。配置如下

repl-diskless-sync no 默认不开启repl-diskless-sync-delay 5 等待5秒如果开启rdb生成后会等待5秒，在5秒内连接的slave，master通过socket传送rdb文件。5秒后连接的需要等待下次传送

• 过期key处理，slave不会过期key，只会等待master过期key。如果master过期了一个key，或者通过LRU淘汰了一个key，那么会模拟一条del命令发送给slave。

PS:

• 如果采用主从架构，必须开启master node的持久化功能

• 不能用salve node作为master node的数据热备，因为如果这样的话，关掉了master的持久化，当master在宕机重启的时候数据是空的，然后可能已经过复制，slave node的数据也丢了。（master关掉RDB和AOF，那么数据都在内存中，master宕机重启在本地是没有数据可以恢复的，master就会将自己的空的数据集同步到slave，这样slave的数据也全部清空了）

• master必须要做企业级的各种备份方案，因为即使采用了后面实现的高可用机制，slave node可以自动接管master node，但是也可能sentinal集群还没有检测到master failure，master node就自动重启了，还是可能导致上面所有slave node数据清空故障。

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复制的完整流程

• slave node启动，仅仅保存master node的信息，包括master node的host和ip，但是复制流程还没开始，master node的host和ip是从哪儿来的呢，是从redis.conf里面的slaveof配置的。

• slave node内部有个定时任务，每秒检查是否有新的master node要连接和复制，如果发现有新的master需要连接，就跟新的master node建立socket网络连接。

• slave node发送ping命令给master node

• 口令认证，如果master设置了requirepass，那么slave node需要发送masterauth的口令过去进行认证

• master node第一次执行全量复制，将所有的数据发送个slave node

• master node后续持续将写命令，异步复制给slave node。

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数据同步核心机制

数据同步的核心机制，指的是第一次slave连接master的时候，执行的全量复制，这个过程中的一些细节机制。

• master和slave都会维护一个offset。master会在自身不断累加offset，slave也会在自身不断累加offset。slave每秒都会上报自己的offset给master，同时master也会保存每个slave的offset。这个机制不是说特定就用在全量复制的，主要是master和slave都需要知道各自的数据的offset，才能知道互相之间的数据的不一致的情况。

• backlog，master node有一个backlog，默认是1MB，mster node在给slave node复制数据的时候，也会将数据在backlog中同步写一份，backlog主要是用来做全量复制过程中中断时候的增量复制的。

• master run id。在redis-cli执行info server，可以看到master的run id，如果根据host和ip定位master node，是不可靠的，如果master node重启或信息出现了变化，那么slave node应该根据run id区分，run id不同就做全量复制。（如果需要不更改run id重启redis，可以使用redis-cli debug reloa命令）

• psync。从节点使用psync从master node进行复制，psync run id offset。master会根据自身的情况返回响应信息，可能是FULLRESYNC run id offset触发全量复制，可能是CONTINUM触发增量复制。

• heartbeat,主从节点互相都会发送hearbeat信息。master每隔10秒发送一次heartbeat，slave node每隔1秒发送要给heartbeat

• 异步复制，master每次接收到写命令之后，先在内部写入数据，然后异步的发送给slave node。

PS:

全量复制：

• master执行bgsave，在本地生成一份rdb快照文件。

• master node将rdb快照文件发送给slave node，如果rdb复制时间超过60秒（repl-timeout 60），那么slave node就会认为复制失败，可以适当调节大这个参数。

• 对于千兆网卡的机器，一般每秒传输100MB，6G文件很可能超过60秒。（当调整redis内存大小的时候，需要考虑同时调整复制超时时间）

• master node在生成rdb时，会将所有新的写命令缓存在内存中，在slave node保存了rdb之后，在将新的写命令复制给slave node。

• client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60，在复制期间。内存缓冲区持续消耗超过64MB,或者一次性超过256MB，那么停止复制，复制失败。

• slave node接收到rdb之后，清空自己的旧数据，然后重新加载rdb到自己的内存中，在这期间，同时基于旧的数据版本对外提供读服务。

• 如果slave node开启了AOF，那么会立即执行BGREWRITEAOF，重写AOF。

• rdb生成、rdb通过网络拷贝、slave就数据清理，slave aof rewrite都很耗费时间。如果复制的数据量在4G-6G之间，那么很可能全量复制的时间消耗在1分半到两分钟。

增量复制：

• 如果全量复制的过程中，master和slave网络连接断掉，那么slave重新连接master时，会触发增量复制。

• master直接从自己的backlog中获取部分丢失的数据，发送给slave node，默认backlog就是1MB。

• master就是根据slave发送的psync中的offset来从backlog中获取数据的。

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