Redis主从复制
主从复制简介
主从复制即将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slave,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slave
- 读数据（可忽略）
- slave
- 读数据
- 写数据（禁止）
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
主从复制工作流程
总述
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
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
步骤1：设置master的地址和端口，保存master信息
步骤2：建立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
至此，主从连接成功！
状态：
slave：
保存master的地址与端口
master：
保存slave的端口
主从连接（slave连接master）
方式一：客户端发送命令
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（conf文件）
slaveof <masterip> <masterport>
- slave系统信息
- master_link_down_since_seconds
- masterhost
- masterport
- master系统信息
- slave_listening_port（多个）
主从断开连接
- 客户端发送命令
slaveof no one
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>
- slave配置文件设置密码
masterauth <password>
- 启动客户端设置密码
redis-cli -a <password>
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
至此，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
数据同步阶段注意事项
master：
- 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，影响业务正常执行。
- 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陷入循环状态。
repl-backlog-size 1mb
- 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
slave：
- 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
- 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
- 多个slave同时对master请求数据同步，master发送的RDB文件增多，会对带宽造成巨大冲击，如果master带宽不足，因此数据同步需要根据业务需求，适量错峰
- slave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
- 长时间网络中断 全量复制
- 短时间网络中断 部分复制
- 部分复制的是三个核心要素
- 服务器的运行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（run id）
- 概念：服务器运行ID是每一台服务器每次运行的身份识别码，一台服务器多次运行可以生成多个运行id
- 组成：运行id由40位字符组成，是一个随机的十六进制字符
- 作用：运行id被用于在服务器间进行传输，识别身份
如果想两次操作均对同一太服务器进行，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，会将自己的运行ID发送给slave，slave保存此ID，通过info server命令，可以查看节点的runid
复制缓冲区与偏移量
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过的命令，每次传播命令，master都会将传播的命令记录下来，并存储在复制缓冲区
- 复制缓冲区默认数据存储空间大小是1M，由于存储空间大小是固定的，当入队元素的数量大于队列长度时，最先入队的元素会被弹出，而新元素会被放入队列
- 由来：每台服务器启动时，如果开启AOF会被连接成为master节点，即创建复制缓冲区
- 作用：用于保存master收到的所有指令（仅影响数据变更的指令，例如set，select）
- 数据来源：当master接收到主客户端的指令时，除了将指令执行，会将该指令存储到缓冲区中
- 内部工作原理：
- 组成
- 偏移量
- 字节值
- 工作原理
- 通过offset区分不同的slave当前数据传播的差异
- master记录已发送的信息对应的ooffset
- slave记录已接收的信息对应的offset
复制偏移量（offset）
- 概念：一个数字，描述复制缓冲区中的指令字节位置
- 分类：
- master复制偏移量：记录发送给所有slave的指令字节对应的位置（多个）
- slave复制偏移量：记录slave接收master发送过来的指令字节对应的位置（一个）
- 数据来源：
- master端：发送一次记录一次
- slave端：接收一次记录一次
- 作用：同步信息，比对master与slave的差异，当slave断线后，恢复数据使用
