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Redis主从复制以及复制原理

大路 Linux 2023-10-14 102

概述




在现有企业中 80%公司大部分使用的是 redis 单机服务,在实际的场景当中单一节点的
redis 容易面临风险。




面临问题



  1. 机器故障。我们部署到一台 Redis 服务器,当发生机器故障时,需要迁移到另外一台服务器并且要保证数据是同步的。而数据是最重要的,如果你不在乎,基本上也就不会使用 Redis 了。

  2. 容量瓶颈。当我们有需求需要扩容 Redis 内存时,从 16G 的内存升到 64G,单机肯定是满足不了。当然,你可以重新买个 128G 的新机器



解决办法



Redis为了解决这个单一节点的问题,也会把数据复制多个副本部署到其他节点进行复制,实现redis的高可用,是相对数据的冗余备份,从而保证数据和服务的高可用



主从复制



什么是主从复制





主从复制,是指将一台 Redis 服务器的数据,复制到其他的 Redis 服务器。前者称为主节点(master),后者称为从节点(slave),数据的复制是单向的,只能由主节点到从节点。
默认情况下,每台 Redis 服务器都是主节点;且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点),但一个从节点只能有一个主节点。



主从复制的作用



  1. 数据冗余:主从复制实现了数据的热备份,是持久化之外的一种数据冗余方式。

  2. 故障恢复:当主节点出现问题时,可以由从节点提供服务,实现快速的故障恢复;实际上是一种服务的冗余。

  3. 负载均衡:在主从复制的基础上,配合读写分离,可以由主节点提供写服务,由从节点提供读服务(即写 Redis 数据时应用连接主节点,读 Redis 数据时应用连接从节点),分担服务器负载;尤其是在写少读多的场景下,通过多个从节点分担读负载,可以大大提高 Redis 服务器的并发量。

  4. 读写分离:可以用于实现读写分离,主库写、从库读,读写分离不仅可以提高服务器的负载能力,同时可根据需求的变化,改变从库的数量;

  5. 高可用基石:除了上述作用以外,主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础,因此说主从复制是 Redis 高可用的基础。






主从复制启用



从节点开启主从复制,有 3 种方式:



  1. 配 置 文 件 : 在 从 服 务 器 的 配 置 文 件 中 加 入 : slaveof

  2. 启 动 命 令 : redis-server 启 动 命 令 后 加 入 --slaveof

  3. 客户端命令: Redis 服务器启动后,直接通过客户端执行命令:slaveof,则该 Redis 实例成为从节点。



通过 info replication 命令可以看到复制的一些信息



主从复制原理



主从复制过程大体可以分为 3 个阶段:连接建立阶段(即准备阶段)、数据同步阶段、命令传播阶段。
在从节点执行 slaveof 命令后,复制过程便开始运作,下面图示大概可以看到,从图中可以看出复制过程大致分为 6 个过程



主从配置之后的日志记录也可以看出这个流程



1)保存主节点(master)信息。
执行 slaveof 后 Redis 会打印如下日志:





2)从节点(slave)内部通过每秒运行的定时任务维护复制相关逻辑,当定时任务发现
存在新的主节点后,会尝试与该节点建立网络连接





从节点与主节点建立网络连接
从节点会建立一个 socket 套接字,从节点建立了一个端口为 51234 的套接字,专门用于接受主节点发送的复制命令。从节点连接成功后打印如下日志:





如果从节点无法建立连接,定时任务会无限重试直到连接成功或者执行 slaveof no
one 取消复制
关于连接失败,可以在从节点执行 info replication 查看
master_link_down_since_seconds 指标,它会记录与主节点连接失败的系统时间。从
节点连接主节点失败时也会每秒打印如下日志,方便发现问题:



Error condition on socket for SYNC: {socket_error_reason}



3)发送 ping 命令。
连接建立成功后从节点发送 ping 请求进行首次通信,ping 请求主要目的如下:



·检测主从之间网络套接字是否可用。
·检测主节点当前是否可接受处理命令。
如果发送 ping 命令后,从节点没有收到主节点的 pong 回复或者超时,比如网络超时或者主节点正在阻塞无法响应命令,从节点会断开复制连接,下次定时任务会发起重连。





从节点发送的 ping 命令成功返回,Redis 打印如下日志,并继续后续复制流程



4)权限验证。如果主节点设置了 requirepass 参数,则需要密码验证,从节点必须配置 masterauth 参数保证与主节点相同的密码才能通过验证;如果验证失败复制将终止,从节点重新发起复制流程。
5)同步数据集。主从复制连接正常通信后,对于首次建立复制的场景,主节点会把持有的数据全部发送给从节点,这部分操作是耗时最长的步骤。
6)命令持续复制。当主节点把当前的数据同步给从节点后,便完成了复制的建立流程。接下来主节点会持续地把写命令发送给从节点,保证主从数据一致性。




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