Redis 数据同步机制

在现代分布式系统中，Redis 凭借其高性能和丰富的数据结构成为核心组件。保障数据可靠性与服务高可用，其数据同步机制尤为关键。本文将深入剖析 Redis 的三种核心同步机制：主从复制、哨兵模式与集群分片，助你构建稳健的 Redis 架构。

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一、主从复制（Replication）：数据冗余与读写分离基础

核心目标：实现单一主节点（Master）向多个从节点（Slave/Replica）的数据复制。

1. 同步流程详解

• 连接建立：Slave 启动后，通过 replicaof <masterip> <masterport> 命令向 Master 发起连接请求。

• 全量同步（SYNC）：

  • Master 收到 SYNC 命令后启动后台 bgsave 进程生成 RDB 快照文件。

  • RDB 生成期间的新写命令，Master 将其缓冲在内存 (replication buffer)。

  • RDB 文件生成完毕，Master 将其传输给 Slave。Slave 清空旧数据，加载 RDB。

  • Master 将缓冲区的写命令发送给 Slave 执行，实现追赶。

主节点视角日志分析 

1:M 03 Aug 2025 01:20:34.560 * Partial resynchronization not accepted: Replication ID mismatch
1:M 03 Aug 2025 01:20:34.560 * Starting BGSAVE for SYNC with target: disk
1:M 03 Aug 2025 01:20:34.564 * Background saving started by pid 19
19:C 03 Aug 2025 01:20:34.630 * DB saved on disk
1:M 03 Aug 2025 01:20:34.709 * Background saving terminated with success
1:M 03 Aug 2025 01:20:34.709 * Synchronization with replica 172.17.0.1:6379 succeeded

1. 拒绝增量同步请求
   Partial resynchronization not accepted: 主节点发现副本的复制ID不匹配（3d69e61 vs 主节点的 c59dc2b）

2. 启动全量同步
   Starting BGSAVE: 主节点开始创建整个数据库的快照(RDB文件)

3. 快照保存
   子进程(pid 19)将内存数据写入磁盘RDB文件(DB saved on disk)

4. 同步完成
   主节点将完整的RDB发送给从节点后报告同步成功

 从节点视角日志分析

1:S 03 Aug 2025 01:20:33.448 * MASTER <-> REPLICA sync started
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.448 * Master replied to PING
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.449 * Trying a partial resynchronization...
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.451 * Full resync from master...
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.451 * Discarding previously cached master state.
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.552 * Receiving RDB from master
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.552 * Flushing old data
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.552 * Loading DB in memory
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.556 * Done loading RDB, keys loaded: 1
1:S 03 Aug 2025 01:20:33.556 * Synchronization finished with success

1. 启动同步连接
   从节点主动连接主节点(192.168.88.128:7001)

2. 尝试增量同步
   Trying partial resynchronization: 发送自己的复制偏移量请求增量数据

3. 转为全量同步
   Full resync: 收到主节点要求全量同步的指令

4. 准备接收数据
   Discarding cached state: 清除旧数据准备重建

5. 接收加载RDB
   接收187字节RDB文件 → 清空旧数据 → 加载新数据(加载了1个key)

• 增量同步（PSYNC）：

  • 基于 Replication ID (标识主从关系) 和 Offset (复制偏移量)。

  • Slave 重连或短暂断开后，发送 PSYNC <replid> <offset>。

  • Master 检查 Repl ID 和 Offset：

    • 若 Repl ID 匹配且 Offset 在 repl_backlog_buffer (环形复制积压缓冲区) 范围内，则发送 CONTINUE 及后续命令。

    • 否则触发全量同步。

2. 关键组件

• repl_backlog_buffer：固定大小的环形缓冲区 (由 repl-backlog-size 配置)。Master 将写入命令同时写入此缓冲区和发送给 Slave。是增量同步的关键。

• Replication ID：标识一个主从数据集。主节点重启或提升从节点时生成新 ID。

• Offset：Master 和 Slave 各自维护的复制进度计数器（字节为单位）。Master 每发送 N 个字节数据，Offset 增加 N；Slave 每接收并执行 N 个字节，Offset 增加 N。通过对比 Offset 判断同步状态。

3. 配置要点

# Master 配置 (redis.conf)
repl-backlog-size 1mb     # 积压缓冲区大小，影响增量同步能力
repl-backlog-ttl 3600     # Master 无 Slave 连接后保留积压的时长(秒)
client-output-buffer-limit replica 256mb 64mb 60 # 限制复制缓冲区大小，防Master OOM

# Slave 配置 (redis.conf 或 命令)
replicaof 192.168.1.100 6379
replica-read-only yes     # 推荐开启，从节点只读