主从复制简介:

互联网"三高"架构

  • 高并发

  • 高性能

  • 高可用

高可用目标:业界可用性目标5个九,即99.999%,即服务器年宕机时长低于315秒,约5.25分钟

单机Redis的风险与问题

问题1.机器故障

  • 现像: 硬盘故障、系统崩溃

  • 本质:数据丢失,很可能对业务造成灾难性打击

  • 结论: 基本上会放弃使用redis

问题2.容量瓶颈

  • 现像:内存不足,从16G升到64G,从64G升级到128G,无限升级内存

  • 本质:穷,硬件跟不上

  • 结论:放弃使用redis

结论:

为了避免单点Redis服务器故障,准备多台服务器,互相连通,将数据复制多个副本保存不同的服务器上,连接在一起,并保存数据是同步的 ,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

架构:

redis主从同步原理及优化

主从复制:主从复制将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salve,g,一个slave只对应一个master。

职责:

master:

         - 写数据,执行写操作时

         - 将出现变化的数据自动同步到salve

         - 读数据(可忽略)

 slave:

         - 读数据

         - 写数据(可忽略)

主从复制的作用:

  • 读写分离:master写,salve读,提高服务器的读写负载能力

  • 负载均衡:基于主从架构,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,通过多个人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:

大体分为三个阶段:

 - 建立连接阶段(即准备阶段)

 - 数据同步阶段

 - 命令传播阶段

架构如图:

redis主从同步原理及优化

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

建立连接阶段工作流程
redis主从同步原理及优化

步骤1:从服务器设置master的地址和端口,保存master信息

步骤2:建立socker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

主从连接(slave连接master)

方式一:客户端发送命讼

slaveof <masterip> <masterport>

方式二:启动服务器参数

redis-server -slaveof <masterip> <masterport>

方式三:服务器配置

slaveof <masterip> <masterport>

slave系统信息

info

  • maste_link_down_since_seconds

  • masterhost

  • masterport

master系统信息

info

  • slave_listening_port(多个)

授权访问

master配置文件设置密码

requirepass <password>

master客户端发送命令设置密码

config set requirepass <password>

config get requirepass

slave客户端发送命令设置密码

auth <password>

salve配置文件设置密码

masterauth <password>

启动客户端设置密码

redis-cli -a <password>

启动客户端不设置密码,进到密令行需要密码,反之一样

阶段二: 数据同步阶段工作流程
在salve初次连接master后,复制Master中所有数据到slave
将slave的数据库状态更新成master当前的数据为状态

架构如图:
redis主从同步原理及优化

步骤1:请求同步数骤
步骤2:创建RDB同步数据
步骤3:恢复RDB同步数据
步骤4:请问部分同步数据
步骤5:恢复部分同步数据
步骤6:数据同步工作完成

状态
slave: 具有master端全部数据,包含RDB过程接收的数据
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,影响业务正常运行
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陷入死循环状态
repl-baklog-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

redis主从同步原理及优化

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,建议关闭此期间的对外服务
slave-serve-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,会对宽带造成巨大冲击,如果master宽带不足,因此数据同步需要根据业务需求,适量错峰
4、salve过多时,建议调整拓扑结构,由一主多从结构变为树状结构,中间的节点既是master,也是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master间数据同步延迟较大,数据一致性变差,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一致的状态,同步的动作称为命令传播
Master将接收到的数据变更命令发送给slave,slave接收命令后执行命令

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
服务器的运维id(run 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ID是每一台服务器每次运行身份证识别码,一台服务器多次运行可以生成多个运行id

组成:运行id由四十位字符组成,是一个随机的十六进制字符

作用:运行id被用于在服务器进行传输,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的,master在首次连接slave时,会将自已的运行id发送给slave,slave保存此ID,通过info server命令,可以查看节点的runid

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(FIFO)的队列,用于存储服务器执行的命令,每次传播命令,master都会将传播的命令记录下来,并存付在复制缓冲区

redis主从同步原理及优化
redis主从同步原理及优化
redis主从同步原理及优化
redis主从同步原理及优化
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