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Redis主從復制以及主從復制原理

snowLu / 2408人閱讀

摘要:前者稱為主節點,后者稱為從節點數據的復制是單向的,只能由主節點到從節點。主從復制的作用數據冗余主從復制實現了數據的熱備份,是持久化之外的一種數據冗余方式。檢測主節點當前是否可接受處理命令。

Redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支持網絡、可基于內存亦可持久化的日志型、Key-Value數據庫,并提供多種語言的API。從2010年3月15日起,Redis的開發工作由VMware主持。從2013年5月開始,Redis的開發由Pivotal贊助。
概述

在現有企業中80%公司大部分使用的是redis單機服務,在實際的場景當中單一節點的redis容易面臨風險。

面臨問題

機器故障。我們部署到一臺 Redis 服務器,當發生機器故障時,需要遷移到另外一臺服務器并且要保證數據是同步的。而數據是最重要的,如果你不在乎,基本上也就不會使用 Redis 了。

容量瓶頸。當我們有需求需要擴容 Redis 內存時,從 16G 的內存升到 64G,單機肯定是滿足不了。當然,你可以重新買個 128G 的新機器。

解決辦法

要實現分布式數據庫的更大的存儲容量和承受高并發訪問量,我們會將原來集中式數據庫的數據分別存儲到其他多個網絡節點上。

Redis 為了解決這個單一節點的問題,也會把數據復制多個副本部署到其他節點上進行復制,實現 Redis的高可用,實現對數據的冗余備份,從而保證數據和服務的高可用。
主從復制 什么是主從復制

主從復制,是指將一臺Redis服務器的數據,復制到其他的Redis服務器。前者稱為主節點(master),后者稱為從節點(slave),數據的復制是單向的,只能由主節點到從節點。

默認情況下,每臺Redis服務器都是主節點;且一個主節點可以有多個從節點(或沒有從節點),但一個從節點只能有一個主節點。

主從復制的作用

數據冗余:主從復制實現了數據的熱備份,是持久化之外的一種數據冗余方式。

故障恢復:當主節點出現問題時,可以由從節點提供服務,實現快速的故障恢復;實際上是一種服務的冗余。

負載均衡:在主從復制的基礎上,配合讀寫分離,可以由主節點提供寫服務,由從節點提供讀服務(即寫Redis數據時應用連接主節點,讀Redis數據時應用連接從節點),分擔服務器負載;尤其是在寫少讀多的場景下,通過多個從節點分擔讀負載,可以大大提高Redis服務器的并發量。

讀寫分離:可以用于實現讀寫分離,主庫寫、從庫讀,讀寫分離不僅可以提高服務器的負載能力,同時可根據需求的變化,改變從庫的數量;

高可用基石:除了上述作用以外,主從復制還是哨兵和集群能夠實施的基礎,因此說主從復制是Redis高可用的基礎。

主從復制啟用

從節點開啟主從復制,有3種方式:

配置文件: 在從服務器的配置文件中加入:slaveof

啟動命令: redis-server啟動命令后加入 --slaveof

客戶端命令: Redis服務器啟動后,直接通過客戶端執行命令:slaveof
,則該Redis實例成為從節點。

通過 ?info replication 命令可以看到復制的一些信息
主從復制原理

主從復制過程大體可以分為3個階段:連接建立階段(即準備階段)、數據同步階段、命令傳播階段。

在從節點執行 slaveof 命令后,復制過程便開始運作,下面圖示大概可以看到,
從圖中可以看出復制過程大致分為6個過程

主從配置之后的日志記錄也可以看出這個流程

1)保存主節點(master)信息。
執行 slaveof 后 Redis 會打印如下日志:

2)從節點(slave)內部通過每秒運行的定時任務維護復制相關邏輯,當定時任務發現存在新的主節點后,會嘗試與該節點建立網絡連接

從節點與主節點建立網絡連接

從節點會建立一個 socket 套接字,從節點建立了一個端口為51234的套接字,專門用于接受主節點發送的復制命令。從節點連接成功后打印如下日志:

如果從節點無法建立連接,定時任務會無限重試直到連接成功或者執行 slaveof no one 取消復制

關于連接失敗,可以在從節點執行 info replication 查看 master_link_down_since_seconds 指標,它會記錄與主節點連接失敗的系統時間。從節點連接主節點失敗時也會每秒打印如下日志,方便發現問題:

# Error condition on socket for SYNC: {socket_error_reason}

3)發送 ping 命令。
連接建立成功后從節點發送 ping 請求進行首次通信,ping 請求主要目的如下:
·檢測主從之間網絡套接字是否可用。
·檢測主節點當前是否可接受處理命令。
如果發送 ping 命令后,從節點沒有收到主節點的 pong 回復或者超時,比如網絡超時或者主節點正在阻塞無法響應命令,從節點會斷開復制連接,下次定時任務會發起重連。

從節點發送的 ping 命令成功返回,Redis 打印如下日志,并繼續后續復制流程:

4)權限驗證。如果主節點設置了 requirepass 參數,則需要密碼驗證,從節點必須配置 masterauth 參數保證與主節點相同的密碼才能通過驗證;如果驗證失敗復制將終止,從節點重新發起復制流程。

5)同步數據集。主從復制連接正常通信后,對于首次建立復制的場景,主節點會把持有的數據全部發送給從節點,這部分操作是耗時最長的步驟。

6)命令持續復制。當主節點把當前的數據同步給從節點后,便完成了復制的建立流程。接下來主節點會持續地把寫命令發送給從節點,保證主從數據一致性。

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