redis主从复制

主从复制介绍

为了避免单点Redis服务器故障，准备多台服务器，互相连通。将数据复制多个副本保存在不同的服 务器上，连接在一起，并保证数据是同步的。即使有其中一台服务器宕机，其他服务器依然可以继续 提供服务，实现Redis的高可用，同时实现数据冗余备份。

多台服务器连接方案

 核心工作： master的数据复制到slave中

主从复制即将master中的数据即时、有效的复制到slave中

特征：一个master可以拥有多个slave，一个slave只对应一个master

职责：

  • master:
    • 写数据
    • 执行写操作时，将出现变化的数据自动同步到slave
    • 读数据（可忽略）
  • slave:
    • 读数据
    • 写数据（禁止）

主从复制的作用

  • 读写分离：master写、slave读，提高服务器的读写负载能力
  • 负载均衡：基于主从结构，配合读写分离，由slave分担master负载，并根据需求的变化，改变slave的数 量，通过多个从节点分担数据读取负载，大大提高Redis服务器并发量与数据吞吐量
  • 故障恢复：当master出现问题时，由slave提供服务，实现快速的故障恢复
  • 数据冗余：实现数据热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式
  • 高可用基石：基于主从复制，构建哨兵模式与集群，实现Redis的高可用方案

主从复制工作流程

主从复制过程大体可以分为3个阶段

  • 建立连接阶段（即准备阶段）
  • 数据同步阶段
  • 命令传播阶段

阶段一：建立连接阶段

建立slave到master的连接，使master能够识别slave，并保存slave端口号

slave： 保存master的地址与端口

master： 保存slave的端口

之间创建了连接的socket

主从连接（slave连接master）

方式一：客户端发送命令 

slaveof <masterip> <masterport>

方式二：启动服务器参数

redis-server -slaveof <masterip> <masterport>

方式三：服务器配置 redis.conf

slaveof <masterip> <masterport>

主从断开连接

客户端发送命令

slaveof no one

slave断开连接后，不会删除已有数据，只是不再接受master发送的数据

授权访问

master客户端发送命令设置密码

requirepass <password>

master配置文件设置密码

config set requirepass <password>
config get requirepass

slave客户端发送命令设置密码

auth <password>

slave配置文件设置密码

masterauth <password>

slave启动服务器设置密码

redis-server –a <password>

阶段二：数据同步阶段工作流程

在slave初次连接master后，复制master中的所有数据到slave

将slave的数据库状态更新成master当前的数据库状态

slave： 具有master端全部数据，包含RDB过程接收的数据

master： 保存slave当前数据同步的位置

完成数据克隆

数据同步阶段master说明

1. 如果master数据量巨大，数据同步阶段应避开流量高峰期，避免造成master阻塞，影响业务正常执行

2. 复制缓冲区大小设定不合理，会导致数据溢出。如进行全量复制周期太长，进行部分复制时发现数据已 经存在丢失的情况，必须进行第二次全量复制，致使slave陷入死循环状态。

repl-backlog-size xxmb(默认：1mb)

master单机内存占用主机内存的比例不应过大，建议使用50%-70%的内存，留下30%-50%的内存用于执 行bgsave命令和创建复制缓冲区

数据同步阶段slave说明

1. 为避免slave进行全量复制、部分复制时服务器响应阻塞或数据不同步，建议关闭此期间的对外服务

slave-serve-stale-data yes|no

2. 多个slave同时对master请求数据同步，master发送的RDB文件增多，会对带宽造成巨大冲击，如果 master带宽不足，因此数据同步需要根据业务需求，适量错峰

3. slave过多时，建议调整拓扑结构，由一主多从结构变为树状结构，中间的节点既是master，也是 slave。注意使用树状结构时，由于层级深度，导致深度越高的slave与最顶层master间数据同步延迟 较大，数据一致性变差，应谨慎选择

阶段三：命令传播阶段

当master数据库状态被修改后，导致主从服务器数据库状态不一致，此时需要让主从数据同步到一致的 状态，同步的动作称为命令传播

master将接收到的数据变更命令发送给slave，slave接收命令后执行命令

命令传播阶段的部分复制

部分复制的三个核心要素

  • 服务器的运行 id（run id）
  • 主服务器的复制积压缓冲区
  • 主从服务器的复制偏移量

服务器运行ID（runid）

概念：服务器运行ID是每一台服务器每次运行的身份识别码，一台服务器多次运行可以生成多个运行id

组成：运行id由40位字符组成，是一个随机的十六进制字符 例如：fdc9ff13b9bbaab28db42b3d50f852bb5e3fcdce

作用：运行id被用于在服务器间进行传输，识别身份 如果想两次操作均对同一台服务器进行，必须每次操作携带对应的运行id，用于对方识别

实现方式：运行id在每台服务器启动时自动生成的，master在首次连接slave时，会将自己的运行ID发 送给slave，slave保存此ID，通过info Server命令，可以查看节点的runid

复制缓冲区

概念：复制缓冲区，又名复制积压缓冲区，是一个先进先出（FIFO）的队列，用于存储服务器执行过的命 令，每次传播命令，master都会将传播的命令记录下来，并存储在复制缓冲区

复制缓冲区内部工作原理

  • 组成
    • 偏移量
    • 字节值
  • 工作原理
    • 通过offset区分不同的slave当前数据传播的差异
    • master记录已发送的信息对应的offset
    • slave记录已接收的信息对应的offset

 数据同步阶段工作流程

心跳机制

进入命令传播阶段候，master与slave间需要进行信息交换，使用心跳机制进行维护，实现双方连接保持在线

  • master心跳：
    • 指令：PING
    • 周期：由repl-ping-slave-period决定，默认10秒
    • 作用：判断slave是否在线
    • 查询：INFO replication 获取slave最后一次连接时间间隔，lag项维持在0或1视为正常
  • slave心跳任务
    • 指令：REPLCONF ACK {offset}
    • 周期：1秒
    • 作用1：汇报slave自己的复制偏移量，获取最新的数据变更指令
    • 作用2：判断master是否在线

心跳阶段注意事项

当slave多数掉线，或延迟过高时，master为保障数据稳定性，将拒绝所有信息同步操作

min-slaves-to-write 2
min-slaves-max-lag 8

slave数量少于2个，或者所有slave的延迟都大于等于8秒时，强制关闭master写功能，停止数据同步

slave数量和slave延迟 由slave发送REPLCONF ACK命令做确认

主从复制常见问题

频繁的全量复制（1）

伴随着系统的运行，master的数据量会越来越大，一旦master重启，runid将发生变化，会导致全部slave的 全量复制操作

内部优化调整方案：

1. master内部创建master_replid变量，使用runid相同的策略生成，长度41位，并发送给所有slave

2. 在master关闭时执行命令 shutdown save，进行RDB持久化,将runid与offset保存到RDB文件中

    • repl-id repl-offset
    • 通过redis-check-rdb命令可以查看该信息

　　　　　　

3. master重启后加载RDB文件，恢复数据

　　重启后，将RDB文件中保存的repl-id与repl-offset加载到内存中

    • master_repl_id = repl master_repl_offset = repl-offset
    • 通过info命令可以查看该信息

作用： 本机保存上次runid，重启后恢复该值，使所有slave认为还是之前的master

搭建主从

master

master配置 redis-6379.conf

port 6379
daemonize no
#logfile "log_6379.log"
dir ./data
save 60 2
stop-writes-on-bgsave-error yes
rdbcompression yes
rdbchecksum yes
dbfilename "dump-6379.rdb"

appendonly yes
appendfsync always
appendfilename "appendonly-6379.aof"
bind 127.0.0.1

启动

redis-server redis-config/redis-6379.conf

slave

slave配置redis-6380.conf

port 6380
daemonize no
#logfile "log_6380.log"
dir ./data
slaveof 127.0.0.1 6379

启动

redis-server redis-config/redis-6380.conf

测试

master客户端

[root@localhost ~]# redis-cli -p 6379
127.0.0.1:6379> set name zhangsan
OK

slave客户端

[root@localhost ~]# redis-cli -p 6380
127.0.0.1:6380> get name
"zhangsan"
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