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火瀑吧 家有小尾巴狼 资深Java工程师分享:深入理解redis主从复制原理 南太平洋国家

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发表于 2019-4-13 22:45 | 显示全部楼层 |阅读模式

资深Java工程师分享:深入了解redis主从复制道理

资深Java工程师分享:深入理解redis主从复制原理  科技资讯 224553gw24cjxax7xo7wi4


1.复制进程

  • 从节点履行 slaveof 号令。
  • 从节点只是保存了 slaveof 号令中主节点的信息,并没有立即倡议复制。
  • 从节点内部的按时使命发现有主节点的信息,起头利用 socket 毗连主节点。
  • 毗连建立成功后,发送 ping 号令,希望获得 pong 号令响应,否则会停止重连。
  • 假如主节点设备了权限,那末就需要停止权限考证,假如考证失利,复制停止。
  • 权限考证通事后,停止数据同步,这是耗时最长的操纵,主节点将把一切的数据全数发送给从节点。
  • 当主节点把当前的数据同步给从节点后,便完成磷拼制的建立流程。接下来,主节点就会延续的把写号令发送给从节点,保证主从数据分歧性。


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2.数据间的同步
上面说的复制进程,其中有一个步调是“同步数据集”,这个就是现在讲的“数据间的同步”。
redis 同步有 2 个号令:sync 和 psync,前者是 redis 2.8 之前的同步号令,后者是 redis 2.8 为了优化 sync 新设想的号令。我们会重点关注 2.8 的 psync 号令。
psync 号令需要 3 个组件支持:

  • 主从节点各自复制偏移量
  • 主节点复制积存缓冲区
  • 主节点运转 ID
主从节点各自复制偏移量:

  • 介入复制的主从节点城市保护本身的复制偏移量。
  • 主节点在处置完写入号令后,会把号令的字节长度做累加记录,统计信息在 info replication 中的 masterreploffset 目标中。
  • 从节点每秒钟上报本身的的复制偏移量给主节点,是以主节点也会保存从节点的复制偏移量。
  • 从节点在接收到主节点发送的号令后,也会累加本身的偏移量,统计信息在 info replication 中。
  • 经过对照主从节点的复制偏移量,可以判定主从节点数据能否分歧。


主节点复制积存缓冲区:

  • 复制积存缓冲区是一个保存在主节点的一个牢固长度的先辈先出的行列,默许巨细 1MB。
  • 这个行列在 slave 毗连是建立。这时主节点响应写号令时,不单会把号令发送给从节点,也会写入复制缓冲区。
  • 他的感化就是用于部分复制和复制号令丧失的数据解救。经过 info replication 可以看到相关信息。


主节点运转 ID:

  • 每个 redis 启动的时辰,城市天生一个 40 位的运转 ID。
  • 运转 ID 的首要感化是用来识别 Redis 节点。假如利用 ip+port 的方式,那末假如主节点重启点窜了 RDB/AOF 数据,从节点再基于偏移量停止复制将是不服安的。所以,当运转 id 变化后,从节点将停止全量复制。也就是说,redis 重启后,默许从节点会停止全量复制。

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假如在重启时不改变运转 ID 呢?

  • 可以经过 debug reload 号令重新加载 RDB 并连结运转 ID 稳定,从而有用的避免不需要的全量复制。
  • 弱点是:debug reload 号令会阻塞当前 Redis 节点主线程,是以对于大数据量的主节点大概没法容忍阻塞的节点,需要谨慎利用。一般经过故障转移机制可以处理这个题目。


psync 号令的利用方式:
号令格式为 psync{runId}{offset}
runId:从节点所复制主节点的运转 id
offset:当前从节点已复制的数据偏移量
psync 履行流程:


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流程说明:
从节点发送 psync 号令给主节点,runId 就是方针主节点的 ID,假如没有默以为 -1,offset 是从节点保存的复制偏移量,假如是第一次复制则为 -1.
主节点会按照 runid 和 offset 决议返回成果:

  • 假如答复 +FULLRESYNC {runId} {offset} ,那末从节点将触发全量复制流程。
  • 假如答复 +CONTINUE,从节点将触发部分复制。
  • 假如答复 +ERR,说明主节点不支持 2.8 的 psync 号令,将利用 sync 履行全量复制。
到这里,数据之间的同步就讲的差不多了,篇幅还是比力长的。主如果针对 psync 号令相关之间的先容。
3.全量复制
全量复制是 Redis 最早支持的复制方式,也是主从第一次建立复制时必须履历的的阶段。触发全量复制的号令是 sync 和 psync。之前说过,这两个号令的分水岭版本是 2.8,redis 2.8 之前利用 sync 只能履行全量分歧,2.8 以后同时支持全量同步和部分同步。


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流程以下

  • 发送 psync 号令(spync ? -1)
  • 主节点按照号令返回 FULLRESYNC
  • 从节点记录主节点 ID 和 offset
  • 主节点 bgsave 并保存 RDB 到当地
  • 主节点发送 RBD 文件到从节点
  • 从节点收到 RDB 文件并加载到内存中
  • 主节点在从节点接管数据的时代,将新数据保存到“复制客户端缓冲区”,当从节点加载 RDB 终了,再发送曩昔。(假如从节点花费时候太长,将致使缓冲区溢出,最初全量同步失利)
  • 从节点清空数据后加载 RDB 文件,假如 RDB 文件很大,这一步操纵仍然耗时,假如此时客户端拜候,将致使数据纷歧致,可以利用设置slave-server-stale-data 封闭.
  • 从节点成功加载完 RBD 后,假如开启了 AOF,会立即做 bgrewriteaof。
以上加粗的部分是全部全量同步耗时的地方。

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留意:

  • 如过 RDB 文件大于 6GB,而且是千兆网卡,Redis 的默许超机会制(60 秒),会致使全量复制失利。可以经过调大 repl-timeout 参数来处理此题目。
  • Redis 虽然支持无盘复制,即间接经过收集发送给从节点,但功用不是很完善,生产情况慎用。
4.部分复制
当从节点正在复制主节点时,假如出现收集闪断和其他异常,从节点会让主节点补发丧失的号令数据,主节点只需要将复制缓冲区的数据发送到从节点就可以保证数据的分歧性,相比力全量复制,本钱小很多。

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  • 当从节点出现收集合断,跨越了 repl-timeout 时候,主节点就会中断复制毗连。
  • 主节点会将请求的数据写入到“复制积存缓冲区”,默许 1MB。
  • 当从节点规复,重新毗连上主节点,从节点会将 offset 和主节点 id 发送到主节点。
  • 主节点校验后,假如偏移量的数后的数据在缓冲区中,就发送 cuntinue 响应 —— 暗示可以停止部分复制。
  • 主节点将缓冲区的数据发送到从节点,保证主从复制停止一般状态。
5.心跳
主从节点在建立复制后,他们之间保护着长毗连并相互发送心跳号令。
心跳的关键机制以下:

  • 中从都故意跳检测机制,各自模拟成对方的客户端停止通讯,经过 client list 号令检察复制相关客户端信息,主节点的毗连状态为 flags = M,从节点的毗连状态是 flags = S。
  • 主节点默许每隔 10 秒对从节点发送 ping 号令,可点窜设置 repl-ping-slave-period 控制发送频次。
  • 从节点在主线程每隔一秒发送 replconf ack{offset} 号令,给主节点上报本身当前的复制偏移量。
  • 主节点收到 replconf 信息后,判定从节点超不时候,假如跨越 repl-timeout 60 秒,则判定节点下线。




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留意:
为了下降主从提早,一般把 redis 主从节点摆设在不异的机房/同城机房,避免收集提早带来的收集分区酿成的心跳中断等情况。
6.异步复制
主节点不单负责数据读写,还负责把写号令同步给从节点,写号令的发送进程是异步完成,也就是说主节点处置完写号令后立即返回客户度,并不期待从节点复制完成。
异步复制的步调很简单,以下:

  • 主节点接管处置号令。
  • 主节点处置完后返反响应成果 。
  • 对于点窜号令,异步发送给从节点,从节点在主线程中履行复制的号令。


资深Java工程师分享:深入了解redis主从复制道理

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总结
本文首要分析了 Redis 的复制道理,包括复制进程,数据之间的同步,全量复制的流程,部分复制的流程,心跳设想,异步复制流程。其中,可以看出,RDB 数据之间的同步很是耗时。所以,Redis 在 2.8 版本退出了类似增量复制的 psync 号令,当 Redis 主从间接发生了收集合断,不会停止全量复制,而是将数据放到缓冲区(默许 1MB)里,在经过主从之间各自保护复制 offset 来判定缓存区的数据能否溢出,假如没有溢出,只需要发送缓冲区数据即可,本钱很小,反之,则要停止全量复制,是以,控制缓冲区巨细很是的重要。

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