詳解Redis主從復(fù)制實(shí)踐

復(fù)制簡介

Redis 作為一門非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，其復(fù)制功能和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(MySQL)來說，功能其實(shí)都是差不多，無外乎就是實(shí)現(xiàn)的原理不同。Redis 的復(fù)制功能也是相對于其他的內(nèi)存性數(shù)據(jù)庫(memcached)所具備特有的功能。

Redis 復(fù)制功能主要的作用，是集群、分片功能實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)；同時也是 Redis 實(shí)現(xiàn)高可用的一種策略，例如解決單機(jī)并發(fā)問題、數(shù)據(jù)安全性等等問題。

服務(wù)介紹

在本文環(huán)境演示中，有一臺主機(jī)，啟動了兩個 Redis 示例。

實(shí)現(xiàn)方式

Redis 復(fù)制實(shí)現(xiàn)方式分為下面三種方式:

1. 服務(wù)啟動時配置

該方式通過在啟動 Redis 服務(wù)時，通過命令行參數(shù)，進(jìn)行啟動主從復(fù)制功能。該方式的弊端是不能實(shí)現(xiàn)配置持久化，當(dāng)服務(wù)停掉之后，啟動服務(wù)時，需要添加相同的命令參數(shù)。

1.1 master 服務(wù)器事先在 redis.confg 增加 requirepass 項(xiàng)。

requirepass 6379

1.2 啟動從服務(wù)器。

redis-server --port 6380 --replicaof 192.168.2.102 6379

2. 命令行配置

該方式通過使用 redis-cli 進(jìn)入操作行界面，進(jìn)行配置。該方式的弊端是不能實(shí)現(xiàn)配置持久化，當(dāng)服務(wù)停掉之后，啟動服務(wù)需要執(zhí)行同樣的命令。

2.1 master 服務(wù)器執(zhí)行。

127.0.0.1:6379> config set requirepass 6379
OK

2.2 從服務(wù)器執(zhí)行。

127.0.0.1:6380> replicaof 192.168.2.102 6379
OK
127.0.0.1:6380> config set masterauth 6379
OK

3. 配置文件配置

該方式是通過 redis.conf 配置文件進(jìn)行設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)配置的持久化，是一種推薦使用的方式。

3.1 配置主服務(wù)器，redis.config。

requirepass 6379

3.2 配置從服務(wù)器，redis.config。

masterauth 6379
replicaof 192.168.2.102 6379

4.配置說明

1.masterauth：設(shè)置 redis.confi 連接密碼，如果設(shè)置了該值。其他客戶端在連接該服務(wù)器時，需要添加密碼才可以訪問。

2.requirepass：設(shè)置主服務(wù)器的連接密碼，和 1 中 masterauth 一致。

3.replicaof：從服務(wù)器連接到服務(wù)器的 IP 地址+端口號。

效果測試

1.主服務(wù)器添加數(shù)據(jù)

2.從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)

實(shí)現(xiàn)原理

// uml圖

@startuml

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 1.保存配置

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 2.建立socket連接

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 3.發(fā)送ping命令

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 4.權(quán)限驗(yàn)證

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 5.同步數(shù)據(jù)

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 6.持續(xù)復(fù)制數(shù)據(jù)

@enduml

主從復(fù)制主要實(shí)現(xiàn)的一個流程如上圖：

1.第一步，從服務(wù)器保存主服務(wù)器的配置信息，保存之后待從服務(wù)器內(nèi)部的定時器執(zhí)行時，就會觸發(fā)復(fù)制的流程。

2.第二步，從服務(wù)器首先會與主服務(wù)器建立一個socket套字節(jié)連接，用作主從通信使用。后面主服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)給從服務(wù)器也是通過該套字節(jié)進(jìn)行。

3.第三步，socket套字節(jié)連接成功之后，接著發(fā)送鑒權(quán)ping命令，正常的情況下，主服務(wù)器會發(fā)送對應(yīng)的響應(yīng)。ping命令的作用是為了，保證socket套字節(jié)是否可以用，同時也是為了驗(yàn)證主服務(wù)器是否接受操作命令。

4.第四步，接著就是鑒權(quán)驗(yàn)證，判斷從節(jié)點(diǎn)配置的主節(jié)點(diǎn)連接密碼是否正確。

5.第五步，鑒權(quán)成功之后，就可以開始復(fù)制數(shù)據(jù)了。主服務(wù)器此時會進(jìn)行全量復(fù)制，將主服務(wù)的數(shù)據(jù)全部發(fā)給從服務(wù)器，從服務(wù)器保存主服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。

6.接下來就是持續(xù)復(fù)制操作。主服務(wù)器會進(jìn)行異步復(fù)制，一邊將寫的數(shù)據(jù)寫入自身，同時會將新的寫命令發(fā)送給從服務(wù)器。

實(shí)現(xiàn)策略

Redis主從復(fù)制主要分為三種弄策略方式，不同的策略方式都是針對不同的場景下進(jìn)行使用。三種場景方式分別如下:

1.全量復(fù)制

全量復(fù)制用在主從復(fù)制剛建立時或者從切主服務(wù)器時，從服務(wù)器沒有主服務(wù)器的數(shù)據(jù)，主服務(wù)器會將自身的數(shù)據(jù)通過rdb文件方式發(fā)送給從服務(wù)器，從服務(wù)器會清空自身數(shù)據(jù)，接著將主服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)加載到自身中。

// uml圖

@startuml

從服務(wù)器->主服務(wù)器: 1.psync ? -1

主服務(wù)器->從服務(wù)器: 2.fullsync runid offset

從服務(wù)器: 3.保存 runid offset

主服務(wù)器: 4.執(zhí)行bgsave生成rdb

主服務(wù)器->從服務(wù)器: 5.發(fā)送rdb

從服務(wù)器: 6.清空自身老數(shù)據(jù)

從服務(wù)器: 7.加載主服務(wù)器數(shù)據(jù)

@enduml

2.部分復(fù)制

部分復(fù)制用在一些異常情況下，例如主從延遲、從服務(wù)宕機(jī)之后重新啟動接收主服務(wù)器發(fā)送的部分?jǐn)?shù)據(jù)。

部分復(fù)制的實(shí)現(xiàn)主要依賴于復(fù)制緩存區(qū)、主服務(wù)的runid、主從服務(wù)器各自的復(fù)制偏移量(offset)。

復(fù)制緩存區(qū)：主服務(wù)在接收寫命令時，會將命令寫入緩存區(qū)，以便從服務(wù)器在異常情況下，減少數(shù)據(jù)的丟失。當(dāng)從服務(wù)器正常連接之后，主服務(wù)器會將緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)送給從服務(wù)器。這里的緩存區(qū)是一個長隊(duì)列。

主服務(wù)器runid：主服務(wù)器會在每次服務(wù)啟動之后，會生成一個唯一的ID，作為自身標(biāo)識。從服務(wù)器會將該標(biāo)識保存起來，發(fā)送部分復(fù)制命令時，會使用該runid。

psync runid offset

主從復(fù)制各自偏移量：主從服務(wù)在建立復(fù)制之后，都會有自身的偏移量。從節(jié)點(diǎn)會每秒鐘發(fā)送自身復(fù)制的偏移量給從節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)在發(fā)送寫命令之后，從節(jié)點(diǎn)也會增加自身的復(fù)制偏移量。主節(jié)點(diǎn)在每次進(jìn)行了寫命令之后，也會增加自身的偏移量。這里的偏移量是通過命令的字節(jié)長度累加計(jì)算。

3.異步復(fù)制

異步復(fù)制是針對主從建立復(fù)制關(guān)系之后，主從服務(wù)器持續(xù)保持復(fù)制關(guān)系。

場景問題

1.數(shù)據(jù)安全

// 從服務(wù)器只讀
replica-read-only yes
// 從服務(wù)器連接密碼
masterauth

2.數(shù)據(jù)延遲

默認(rèn)的情況下主節(jié)點(diǎn)存在新數(shù)據(jù)不會立即發(fā)送給從服務(wù)器，如果開啟，則會理解發(fā)送給從服務(wù)器。默認(rèn)的時間拒絕與Linux內(nèi)核。

// 復(fù)制延遲
repl-disable-tcp-nodelay yes

3.主從節(jié)點(diǎn)連接狀態(tài)

主從節(jié)點(diǎn)一旦建立連接之后，會定時模擬成對方的客戶端，檢測對方的服務(wù)狀態(tài)。主節(jié)點(diǎn)可以通過設(shè)置repl-ping-replica-period配置參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。默認(rèn)的頻率是10s。

從節(jié)點(diǎn)咋執(zhí)行replconf ack {offsetid}時，也會將自身的復(fù)制偏移量發(fā)送給主服務(wù)器，主服務(wù)根據(jù)偏移量進(jìn)行判斷數(shù)據(jù)延遲。存在數(shù)據(jù)延遲就會從復(fù)制積壓緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)匯中，將對應(yīng)的數(shù)據(jù)補(bǔ)發(fā)給從節(jié)點(diǎn)。

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