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  • 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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