Redis集群模式之主从复制工作原理

心已赠人 2023-02-15 05:25 102阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  前言 - 单机Redis的风险与问题
 *  1. 主从复制
 *   *  1.1 主从复制简介
     *  1.2 主从复制工作流程
     *   *  1.2.1 阶段一: 建立连接阶段
         *   *  (1) 建立连接阶段工作流程
             *  (2) 常用命令
         *  1.2.2 阶段二: 数据同步阶段工作流程
         *  1.2.3 阶段三: 命令传播阶段

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# 前言 - 单机Redis的风险与问题 #

如果Redis设计成单节点, 会有如下风险:

*  问题1: 机器故障
    
    1.  现象: 硬盘故障, 系统崩溃, 造成数据丢失, 很可能对业务造成灾难性打击
    2.  结论: 用户基本上会放弃使用Redis.
 *  问题2: 容量瓶颈
    
    1.  现象: 内存不足, 从16G升级到64G, 从64G升级到128G, 无限升级内存. 原因是项目资金不够, 硬件条件跟不上.
    2.  结论: 用户放弃使用Redis.

结论就是, 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在不同的服务器上, **连接在一起**, 并保证数据是**同步**的. 即使有一台服务器宕机, 其他服务器依然可以继续提供服务, 实现Redis的高可用, 同事实现数据**冗余备份**.

# 1. 主从复制 #

## 1.1 主从复制简介 ##

主从复制即将master中的数据及时, 有效的复制到slave中.  
特征: 一个master可以拥有多个slave, 一个slave只对应一个master.  
职责:

*  master:
    
    1.  写数据
    2.  执行写操作时, 将出现变化的数据自动同步到slave
    3.  读数据(可忽略)
 *  slave:
    
    1.  读数据
    2.  写数据(禁止)

![在这里插入图片描述][43f308935646e640abf0f928d19b9b93.png]

主从复制的作用:

*  读写分离: master写, slave读, 提高服务器的读写负载能力.
 *  负载均衡: 基于主从结构, 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, 通过多个从节点分担数据读取负载, 大大提高了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, 是持久化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.

## 1.2 主从复制工作流程 ##

主从复制过程大体可以分为3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  
    ![在这里插入图片描述][6eb8642e24ef7fd859e150103e40967a.png]

### 1.2.1 阶段一: 建立连接阶段 ###

#### (1) 建立连接阶段工作流程 ####

建立slave到master的连接, 使master能够识别slave, 并保存slave端口号.

*  步骤1: 设置master的地址和端口, 保存master信息
 *  步骤2: 简历socket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.  
    ![在这里插入图片描述][49fa1c28083c8e5988c6e068b7ac3997.png]

连接成功后, master和slave的状态分别是:

*  slave: 保存master的地址与端口
 *  master: 保存slave的端口
 *  总体: 主从之间创建了连接的socket.

#### (2) 常用命令 ####

*  主从连接(slave连接master)
    
    1.  方式一: 客户端发送命令 `slaveof <masterip> <masterport>`
    2.  方式二: 启动服务器时配置参数 `redis-server -slaveof <masterip> <masterport>`
 *  主从断开连接  
    客户端发送命令 `slaveof no one`  
    slave断开连接后，不会删除已有数据，只是不再接受master发送的数据
 *  授权访问
    
    1.  master客户端发发送命令设置密码 `requirepass <password>`
    2.  master配置文件设置密码  
        `config set requirepass <password>`  
        `config get requirepass`
    3.  slave客户端发送命令设置密码 `auth <password>`
    4.  slave配置文件设置密码 `masterauth <password>`
    5.  slave启动服务器设置密码 `redis-server –a <password>`

### 1.2.2 阶段二: 数据同步阶段工作流程 ###

在slave初次连接master后, 复制master中的所有数据到slave, 将slave的数据库状态更新成master当前的数据库状态.

*  步骤1: 请求同步数据
 *  步骤2: 创建RDB同步数据
 *  步骤3: 恢复RDB同步数据
 *  步骤4: 请求部分同步数据
 *  步骤5: 恢复部分同步数据  
    ![在这里插入图片描述][3faeeeb50ac9ec151da1f9a6e829f2d0.png]

### 1.2.3 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

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