redis学习（六）——主从复制

主从复制

主从复制简介

互联网三高架构：

• 高性能
• 高并发
• 高可用

为了避免单点redis服务器故障，准备多太服务器，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

• 提供数据放：master，主服务器，主节点，主库，主客户端
• 接受数据放：slave
• 需要解决的问题：数据同步
• 核心工作：master的数据复制到slave中

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：

1. 写数据
2. 执行写操作时，将出现的变化自动同步到slave
3. 读数据（可忽略

• slave

1. 读数据
2. 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三个阶段：

• 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

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

方式二：启动服务器参数

redis-server -slaveof

方式三：服务器配置
slaveof

主从断开

slaveof no one

授权访问

master配置文件设置密码

requirepass

master客户端发送命令设置密码

config set requirepass
config get requirepass

slave客户端发送命令设置密码

auth

slave配置文件设置密码
masterauth

启动客户端设置密码

redis-cli -a

阶段二： 数据同步阶段工作流程

• 在slave除此连接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

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过程接受的数据
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陷入死循环问题

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，建议关闭期间的对外服务

slave-server-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，错峰
4. slave过多，建议调整拓扑结构，由一主多从结构变为树状结构，中间的节点即是master又是slave。注意使用树状结构时，由于层级深度，导致深度越高的slave与最顶层的master之间数据同步演示较大，数据已执行变差，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统一状态，同步的动作成为命令传播
• master将接收到的数据变更命令发送到slave，slave接收到后执行

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
• 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：服务器运行性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

作用：裕兴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，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可以查看节点的run id

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，新元素入列

由来：每台服务器启动时，如果开启有AOF或被连接成为master的节点，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接受到主客户端的指令时，除了将指令执行，会将该指令存入复制缓冲区

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记录已接受的信息对应的offset

主从服务器复制偏移量
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接受master发送过来的指令字节对应的位置

数据来源：master端：发送一次记录一次，slave：接受一次记录一次

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

心跳机制

进入命令传播阶段时，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（检测slave是否下线）
• 周期：由repl-ping-slave-period决定，默认十秒
• 作用：判断slave是否在线
• 查询：info replication

slave心跳：

• 指令replconf ack{offerset}
• 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8秒，强制关闭master写功能，停止数据同步