高可靠性
- 数据尽量少丢失,AOF(Append Only File)日志和RDB(Redis DataBase)快照机制保证这一点。
- 服务尽量少中断,Redis的做法是
增加副本冗余量
。 - Redis 提供了主从库模式,以保证数据副本的一致,主从库之间采用的是
读写分离
的方式。
主从库间如何进行第一次同步
- 启动多个 Redis 实例的时候,它们相互之间就可以通过 replicaof(Redis 5.0 之前使用 slaveof)命令形成主库和从库的关系,之后会按照三个阶段完成数据的第一次同步。
- 例如,现在有实例 1(ip:172.16.19.3)和实例 2(ip:172.16.19.5),我们在实例 2 上执行
replicaof 172.16.19.3 6379
,实例 2 就变成了实例 1 的从库,并从实例 1 上复制数据 - 第一阶段是主从库间建立连接、协商同步的过程,主要是为全量复制做准备。在这一步,从库和主库建立起连接,并告诉主库即将进行同步,主库确认回复后,主从库间就可以开始同步了。
- 具体来说,从库给主库发送
psync
命令,表示要进行数据同步,主库根据这个命令的参数来启动复制。psync 命令包含了主库的 runID 和复制进度 offset 两个参数。
-
runID
,是每个 Redis 实例启动时都会自动生成的一个随机 ID,用来唯一标记这个实例。当从库和主库第一次复制时,因为不知道主库的 runID,所以将 runID 设为“?”。 -
offset
,此时设为 -1,表示第一次复制。
- 主库收到 psync 命令后,会用
FULLRESYNC
响应命令带上两个参数:主库 runID 和主库目前的复制进度 offset,返回给从库。从库收到响应后,会记录下这两个参数。这里有个地方需要注意,FULLRESYNC 响应表示第一次复制采用的全量复制,也就是说,主库会把当前所有的数据都复制给从库
。 - 在第二阶段,主库将所有数据同步给从库。从库收到数据后,在本地完成数据加载。这个过程依赖于内存快照生成的 RDB 文件。具体来说,主库执行 bgsave 命令,生成 RDB 文件,接着将文件发给从库。从库接收到 RDB 文件后,会先清空当前数据库,然后加载 RDB 文件。这是因为从库在通过 replicaof 命令开始和主库同步前,可能保存了其他数据。为了避免之前数据的影响,从库需要先把当前数据库清空。
- 在主库将数据同步给从库的过程中,主库不会被阻塞,仍然可以正常接收请求。否则,Redis 的服务就被中断了。但是,这些请求中的写操作并没有记录到刚刚生成的 RDB 文件中。为了保证主从库的数据一致性,主库会在内存中用专门的
replication buffer,记录 RDB 文件生成后收到的所有写操作
。 - 最后,也就是第三个阶段,主库会把第二阶段执行过程中新收到的写命令,再发送给从库。具体的操作是,当主库完成 RDB 文件发送后,就会把此时 replication buffer 中的修改操作发给从库,从库再重新执行这些操作。这样一来,主从库就实现同步了。
主从级联模式分担全量复制时的主库压力
- 通过“主 - 从 - 从”模式将主库生成 RDB 和传输 RDB 的压力,以级联的方式分散到从库上。
- 在部署主从集群的时候,可以手动选择一个从库(比如选择内存资源配置较高的从库),用于级联其他的从库。然后,我们可以再选择一些从库(例如三分之一的从库),在这些从库上执行如下命令,让它们和刚才所选的从库,建立起主从关系。
- 一旦主从库完成了全量复制,它们之间就会一直维护一个网络连接,主库会通过这个连接将后续陆续收到的命令操作再同步给从库,这个过程也称为
基于长连接的命令传播
,可以避免频繁建立连接的开销。
主从库间网络断了怎么办?
- 在 Redis 2.8 之前,如果主从库在命令传播时出现了网络闪断,那么,从库就会和主库重新进行一次全量复制,开销非常大。
- 从 Redis 2.8 开始,网络断了之后,主从库会采用增量复制的方式继续同步。只会把断连期间主库收到的命令,同步给从库。
-
repl_backlog_buffer
是一个环形缓冲区,主库会记录自己写到的位置,从库则会记录自己已经读到的位置。 - 刚开始的时候,主库和从库的写读位置在一起,这算是它们的起始位置。随着主库不断接收新的写操作,它在缓冲区中的写位置会逐步偏离起始位置,我们通常用偏移量来衡量这个偏移距离的大小,对主库来说,对应的偏移量就是
master_repl_offset
。主库接收的新写操作越多,这个值就会越大。同样,从库在复制完写操作命令后,它在缓冲区中的读位置也开始逐步偏移刚才的起始位置,此时,从库已复制的偏移量slave_repl_offset
也在不断增加。正常情况下,这两个偏移量基本相等。 - 主从库的连接恢复之后,
从库首先会给主库发送 psync 命令
,并把自己当前的 slave_repl_offset 发给主库,主库会判断自己的 master_repl_offset 和 slave_repl_offset 之间的差距。 -
若主库在断连期间收到新的写操作命令,则master_repl_offset 会大于 slave_repl_offset
。此时,主库只用把 master_repl_offset 和 slave_repl_offset 之间的命令操作同步给从库就行。 - 因为 repl_backlog_buffer 是一个环形缓冲区,所以在缓冲区写满后,主库会继续写入,此时,就会覆盖掉之前写入的操作。
如果从库的读取速度比较慢,就有可能导致从库还未读取的操作被主库新写的操作覆盖了,这会导致主从库间的数据不一致
- 可以调整
repl_backlog_size
这个参数。这个参数和所需的缓冲空间大小有关。缓冲空间的计算公式是:缓冲空间大小 = 主库写入命令速度 * 操作大小 - 主从库间网络传输命令速度 * 操作大小
。 - 在实际应用中,考虑到可能存在一些突发的请求压力,我们通常需要把这个缓冲空间扩大一倍,即 repl_backlog_size = 缓冲空间大小 * 2,这也就是 repl_backlog_size 的最终值。