redis-主从复制

主从复制

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

总述

 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

建立连接阶段工作流程

• 步骤1:设置master的地址和端口，保存master信息 步骤2:建立socket连接 步骤3:发送ping命令(定时器任务) 步骤4:身份验证
• 步骤5:发送slave端口信息 至此，主从连接成功!
• 状态:slave:
• 保存master的地址与端口master:
• 保存slave的端口 总体:
• 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

slaveof <masterip> <masterport>

 slave系统信息

master_link_down_since_seconds 
masterhost
masterport

 master系统信息

slave_listening_port(多个)

主从断开连接

 客户端发送命令

slaveof no one

 说明: 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

数据同步阶段工作流程

步骤1:请求同步数据

步骤2:创建RDB同步数据

步骤3:恢复RDB同步数据

步骤4:请求部分同步数据

步骤5:恢复部分同步数据

至此，数据同步工作完成!

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

总体:

　　之间完成了数据克隆

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 1mb

3. 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. 数据同步阶段，master发送给slave信息可以理解master是slave的一个客户端，主动向slave发送 命令

3. 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

4. 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

 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

命令传播阶段的部分复制

 命令传播阶段出现了断网现象

• 网络闪断闪连 　　忽略
• 短时间网络中断 　　部分复制 
• 长时间网络中断 　　全量复制

 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

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
  • 复制缓冲区默认数据存储空间大小是1M，由于存储空间大小是固定的，当入队元素的数量大于队 列长度时，最先入队的元素会被弹出，而新元素会被放入队列
• 由来:每台服务器启动时，如果开启有AOF或被连接成为master节点，即创建复制缓冲区
• 作用:用于保存master收到的所有指令(仅影响数据变更的指令，例如set，select)
• 数据来源:当master接收到主客户端的指令时，除了将指令执行，会将该指令存储到缓冲区中

主从服务器复制偏移量(offset)

概念: 一个数字，描述复制缓冲区中的指令字节位置

分类:

• master复制偏移量:记录发送给所有slave的指令字节对应的位置(多个)
• slave复制偏移量:记录slave接收master发送过来的指令字节对应的位置(一个)

数据来源:

• master端:发送一次记录一次
• slave端:接收一次记录一次

作用:同步信息，比对master与slave的差异，当slave断线后，恢复数据使用

数据同步+命令传播阶段工作流程

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10秒时，强制关闭master写功能，停止数据同步

• slave数量由slave发送REPLCONF ACK命令做确认 
• slave延迟由slave发送REPLCONF ACK命令做确认

主从复制工作流程(完整)