Redis主从复制原理剖析

旧城等待， 2022-12-22 11:13 124阅读 0赞

生产环境中，为保证Redis缓存系统的高可用性，对于Redis集群，一般都会采用主从架构来实现读写分离。  
那么主从架构下，主节点和从节点间，数据是如何进行复制和同步，中间是一个什么样的流程，通过本文，想跟众博友和同行一起讨论。  
首先看一个图。  
![Redis主从复制流程图][Redis]

上图展示了Slave节点第一次连接主节点和短暂断开后再次连接主节点的情况下，数据复制的流程。

1.  当从节点启动后，会根据自身配置文件中slave of配置的内容，得到主节点的IP和端口。
2.  从节点向主节点发送一个psync命令（如果主节点设置了秘钥等安全信息，则需带上主节点的安全信息），看看主节点是否能够连接，如果主节点成功连接，则返回主节点的run id、offset信息，同时触发全量复制（Full Resynchronizztion）。
3.  主节点fork一个子进程，执行bgsave命令，生成一个rdb快照。通过主节点中repl-diskless-sync、repl-diskless-sync-delay两个配置，来选择是否开启无磁盘化的复制。

*  repl-diskless-sync默认为no，即不开启无磁盘化配置，那么在全量复制开始时，主节点fork出的子进程将rdb快照写入磁盘。然后文件通过父进程传输给排队执行全量复制的所有Slave节点。
 *  repl-diskless-sync如果设置为yes，即开启无磁盘化复制，无磁盘化复制指的就是主进程fork子进程生成rdb快照文件时，该文件在主节点上不落盘，而是通过与Slave节点建立的socket连接直接将文件推送给Slave节点。
 *  repl-diskless-sync如果设置为yes，此时为了让同一份rdb文件能够同时提供给更多的Slave节点，需配合repl-diskless-sync-delay这个配置一起使用。repl-diskless-sync-delay指的是在创建子进程生成rdb快照之前等待一段时间（如5秒），期望更多的子节点与主节点之间建立socket连接，生成rdb文件之后可以一次性复制给多个子节点。
    
    在子进程生成rdb文件并与从节点间进程rdb文件数据复制的过程中，新写入的数据，Redis将会存储到缓冲区。缓冲区大小可以通过client-output-buffer-limit这个配置来设置。如：

client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60
    指的就是在rdb快照复制过程中，如果缓冲区数据超过256M，
    或者持续60秒超过64M，则同步失败。

1.  Redis子进程通过与从节点建立的Socket连接，直接发送rdb快照给Slave节点。
2.  Slave节点收到rdb快照后落盘，然后进行载入。
3.  从节点完成rdb快照载入之后，Redis发送新写入到缓冲区的数据写命令给从节点，执行增量复制，保证主节点和从节点的数据一致。
4.  后续每写入一条数据，主节点都会异步将该数据的写命令发送给从节点。
5.  因为某些原因，从节点与主节点短暂断开连接，导致主从节点数据不一致。
6.  当slave连接到master，会执行`PSYNC <runid> <offset>`发送记录旧的master的runid（replication ID）和偏移量offset，这样master能够只发送slave所缺的增量部分。但是如果master的复制积压缓存区没有足够的命令记录，或者slave传的runid(replication ID)不对，就会进行完整重同步，即slave会获得一个完整的数据集副本。

*  **部分数据同步，需要的几个参考值解释如下：**
 *  run id(replication ID)，每个Redis服务启动时，都会生成一个run id，从节点与主节点建立连接后，主节点会将自己的run id同步给从节点。
 *  offset：复制偏移量，主节点和从节点各自维护了一个复制偏移量，记录传输的字节数。当主节点向从节点发送N个字节数据时，主节点的offset增加N，从节点收到主节点传来的N个字节数据时，从节点的offset增加N。
 *  replication backlog buffer，复制积压缓冲区。是一个固定长度的FIFO队列，大小由配置参数repl-backlog-size指定，默认大小1MB。需要注意的是该缓冲区由master维护并且有且只有一个，所有slave共享此缓冲区，其作用在于备份最近主库发送给从库的数据。

1.  主节点判断，重新建立连接的从节点，符合部分数据同步的条件，将复制积压缓冲区的数据写命令，发送给从节点，完成数据复制。

**小结：**

从上述的整个流程我们不难看出，使用Redis主从架构，基于其数据复制的规则和原理，为了数据的安全，我们必须开启主节点的持久化功能，并且在数据量极大的情况下，一定要做好主节点数据备份的策略，避免因为主节点宕机重启而造成大量数据丢失，最后造成不可挽回损失。

因为如果主节点不做数据持久化，主节点宕机重启后，由于run id重启后发生了变化，所有从节点重新与主节点建立连接后，都会全量同步主节点的数据，但是主节点没有持久化数据，从节点也就全部都会被清空。

即使使用Redis哨兵，可以在主节点宕机后将从节点提升为主节点，但是在某些极端情况下，假设你的服务器允许自动重启Redis进程，Redis主节点宕机到重启的这个短暂时间内，Redis哨兵还未来得及发现主节点下线，也会造成数据丢失。

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