浅谈 Redis 主从集群原理(一)

大家好,我是此林。

在生产环境上,Redis 一般都不会单节点部署,主从集群是 Redis 集群部署的一种方案。

下面是 Redis 主从集群的一种最简单的方式。

1. 优点

主从集群的优点主要有两个:

  • 读写分离。主节点负责客户端写操作,从节点客户端负责读操作,提高读写性能。而且一般我们从节点会部署多台,很适合 Redis 读多写少的场景。
  • 保证高可用。一台 slave 宕机了,还可以从其他 slave 读数据。

2. 主从集群配置

主从集群的配置也很简单,有两种方法。

  • 配置文件(永久生效):在从节点上的 redis.conf 文件中添加一行配置。
bash 复制代码
slaveof <masterip> <masterport>
  • 命令行(重启失效):在从节点的 redis-cli 客户端命令行输入下面命令。(注:把 slaveof 换成 replicaof,效果一致)。
bash 复制代码
slaveof <masterip> <masterport>

3. 主从集群原理

当从节点上执行 slaveof <masterip> <masterport> 命令时,master 和 slave 会经历3个阶段。

1. 第一阶段

  1. slave 和 master 建立连接,slave 向 master 请求数据同步,携带 replid 和 offset
  2. master 根据 replid 判断是否是第一次同步,是第一次同步,返回主节点的 replid 和 offset。
  3. slave 保存设置版本信息,设置 replid 和 主节点一致。

2. 第二阶段

  1. master 执行 bgsave,fork() 一个子进程后台生成 RDB 文件。
  2. 由于在生成 RDB 文件期间,master 还可以接收客户端的写命令,这些命令暂时写入 repl_baklog 缓冲区文件中。
  3. RDB 生成完了,master 向 slave 发送 RDB 文件。slave 清空本地数据,加载 RDB 文件。

3. 第三阶段

  1. master 向 slave 发送 repl_baklog 文件中的命令
  2. slave 执行接收到的命令。

需要说明的是,主从第一次同步时 全量同步。 后续同步时,由于 slave 和 master 的 replid 一致了,master 会认为无需全量同步,开始 增量同步

增量同步:

  1. 每次同步时(即:master 向 slave 发送 repl_baklog 缓冲区中的命令),master 会记录 slave 同步 repl_baklog 的 offset(即:slave 同步到 repl_baklog 哪里了)

  2. master 每次执行客户端写操作后,把命令记录到 repl_baklog 中,也会记录 master 在 repl_baklog 中的offset。

  3. master 和 slave 的 offset 差值就是,slave 尚未同步的部分。

4. repl_baklog

如下图,就是 repl_baklog 示意图。

repl_baklog 是一个固定大小的数组,只不过数组是环形,也就是说角标到达数组末尾后,会再次从0开始读写,这样数组头部的数据就会被覆盖。

repl_baklog中会记录Redis处理过的命令日志及offset,包括master当前的offset,和slave已经拷贝到的offset。

5. slave 宕机导致的主从数据不一致问题

考虑下面的情况:

  1. 如果有个 slave 宕机了很久,slave 宕机期间,master 还在接收写命令,offset 不断地在 repl_baklog 中前移。

  2. repl_baklog 写满后,乃至 master 的 offset 转了一圈,又超过了 slave 的 offset,那么之前的命令数据就会被覆盖。

  3. 这个时候 slave 重启了,怎么同步数据呢?

**关键点:**repl_baklog 写满后,乃至 master 的 offset 转了一圈,又超过了 slave 的 offset。

这个时候 slave 的 offset 小于 repl_backlog_first_byte_offset,那么 master 在去做同步会判断,就会和 slave 重新进行一次 全量同步,从而保证主从数据一致性。

repl_backlog_first_byte_offset 可以通过 命令 INFO replication 查看。

存在的问题

slave 宕机了还好说,如果 master 宕机了呢?

这个时候就要靠 哨兵(Sentinel) 来解决了。请看下一章。

浅谈 Redis 主从复制原理(二)-CSDN博客

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