redis主從復(fù)制的實現(xiàn)方法是什么

本篇內(nèi)容介紹了“redis主從復(fù)制的實現(xiàn)方法是什么”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學(xué)習(xí)一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細(xì)閱讀，能夠?qū)W有所成！

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1 簡介

這篇文章主要講述Redis的主從復(fù)制功能。會依次從環(huán)境搭建、功能測試和原理分析幾個方面進(jìn)行介紹。

2 準(zhǔn)備工作

服務(wù)器架構(gòu)圖如下 

啟動主服務(wù)器101，使用info replication命令查看狀態(tài)，可以看到role為master（也就是角色為主主服務(wù)器），connected_salaves的值為0（從服務(wù)器數(shù)量為0） 

接下來用修改配置文件的方式將102機(jī)器加入的主從復(fù)制當(dāng)中

然后再用命令的方式同樣將103機(jī)器加入的主從復(fù)制當(dāng)中。

2.1 用修改配置文件的方式將102機(jī)器加入到主從

ip地址為192.168.17.102的機(jī)器的Redis配置文件增加slaveof 192.168.17.101 6379 
啟動102的redis，狀態(tài)如下 

可以看到role變?yōu)閟lave（角色為從服務(wù)器），master_host（主服務(wù)器IP地址）為192.168.17.101，master_port（主服務(wù)器端口）為6379。 
此時101主服務(wù)器的主從狀態(tài)如下,可以看到connected_salaves的值變?yōu)?，以及增加了一行slave0（從服務(wù)器的狀態(tài)） 

2.2 用命令的方式將103機(jī)器加入到主從

未執(zhí)行slaveof命令的主從狀態(tài)如下 

開始執(zhí)行slaveof命令

192.168.17.103:6379> slaveof 192.168.17.101 6379OK

再次查看狀態(tài)，可以看到角色已經(jīng)變成從服務(wù)器 

現(xiàn)在再來看看主服務(wù)器的狀態(tài)，可以看到從服務(wù)器數(shù)量變成2，又多了一條從服務(wù)器的信息 

到這里主從環(huán)境就搭好了，現(xiàn)在來測試一波

2.3 測試

現(xiàn)在主服務(wù)器101輸入命令

192.168.17.101:6379> set 101 101OK

然后在從服務(wù)器102上查看所有的鍵，發(fā)現(xiàn)有鍵101，接著設(shè)置鍵102

192.168.17.102:6379> keys *1) "101"192.168.17.102:6379> get 101"101"192.168.17.102:6379> set 102 102(error) READONLY You can't write against a read only slave.

發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)錯誤(error) READONLY You can't write against a read only slave. 后面在講述出錯原因

現(xiàn)在在從服務(wù)器103上查看所有的鍵，發(fā)現(xiàn)也有101

192.168.17.103:6379> keys *
1) "101"

再向主服務(wù)器101輸入命令

192.168.17.101:6379> set ip ipOK

然后到從服務(wù)器103上查看所有的鍵

192.168.17.103:6379> keys *
1) "101"
2) "ip"

可以看到多了一個鍵，說明主服務(wù)的數(shù)據(jù)同步到了從服務(wù)器上，操作過程看下圖 

2.4 其他

2.4.1 (error) READONLY You can't write against a read only slave.

出現(xiàn)錯誤(error) READONLY You can't write against a read only slave. 是因為
從節(jié)點默認(rèn)是只讀的，如需修改可以再配置文件中修改下面這個屬性

slave-read-only yes

2.4.2 主服務(wù)器設(shè)置密碼

當(dāng)主服務(wù)設(shè)置密碼時，配置文件需要增加如需參數(shù)

masterauth <master-password>

3 實現(xiàn)原理

當(dāng)我在從服務(wù)器103上輸入slaveof命令時，出現(xiàn)如下日志 

總的來說主從復(fù)制功能的詳細(xì)步驟可以分為7個步驟：

1. 設(shè)置主服務(wù)器的地址和端口

2. 建立套接字連接

3. 發(fā)送PING命令

4. 身份驗證

5. 發(fā)送端口信息

6. 同步

7. 命令傳播

接下來分別敘述每個步驟

3.1設(shè)置主服務(wù)器的地址和端口

主從復(fù)制的第一步就是設(shè)置主服務(wù)器的地址和端口，當(dāng)輸入slaveof命令或者在配置文件中配置信息時，從服務(wù)器會將主服務(wù)器的ip地址和端口號保存到服務(wù)器狀態(tài)的屬性里面。

3.2 建立套接字連接

在slaveof命令執(zhí)行之后，從服務(wù)器會根據(jù)設(shè)置的ip和端口，向主服務(wù)器簡歷socket連接。

3.3 發(fā)送PING命令

socket連接成功后，從服務(wù)器會發(fā)送一PING命令給主服務(wù)器。

這時候PING命令可以檢查socket的讀寫狀態(tài)是否正常，還可以檢查主服務(wù)器能否正常處理命令請求。

從服務(wù)器在發(fā)送PING命令時可能遇上的情況如下圖

3.4 身份驗證

從服務(wù)器收到主服務(wù)器的PONG回復(fù)后，會檢查從服務(wù)器是否設(shè)置masterauth，設(shè)置則進(jìn)行身份驗證，未設(shè)置則跳過該步驟。從服務(wù)器在身份驗證時可能遇上的情況如下

3.5 發(fā)送端口信息

身份驗證通過后，從服務(wù)器會向主服務(wù)器發(fā)送自己的監(jiān)聽端口號。主服務(wù)器收到之后會將端口號記錄到從服務(wù)器對應(yīng)的狀態(tài)屬性中。在主服務(wù)器調(diào)用info replication可以看到從服務(wù)器的port，如下

3.6 同步

發(fā)送端口信息之后，從服務(wù)器會向主服務(wù)器發(fā)送PSYNC命令，執(zhí)行同步操作，并將自己的數(shù)據(jù)庫同步至主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫當(dāng)前的狀態(tài)。

同步這塊內(nèi)容會在后面詳細(xì)描述

3.7 命令傳播

當(dāng)完成同步操作之后，主從服務(wù)器便會進(jìn)入命令傳播階段。這時候主從服務(wù)器的數(shù)據(jù)是一致的，當(dāng)主服務(wù)器有新的寫命令時，會將改命令發(fā)送給從服務(wù)器，從服務(wù)器接收命令并執(zhí)行便可以保證與主服務(wù)器的數(shù)據(jù)保持一致。 
那么Redis是如何保證主從服務(wù)器一致處于連接狀態(tài)以及命令是否丟失？ 
答：命令傳播階段，從服務(wù)器會利用心跳檢測機(jī)制定時的向主服務(wù)發(fā)送消息。 
從服務(wù)器發(fā)送的命令如下

REPLCONF ACK <replication_offset>

replication_offset表示從服務(wù)器當(dāng)前的復(fù)制偏移量 
接下來看看心跳機(jī)制

3.7.1 心跳檢測機(jī)制

心跳檢測機(jī)制的作用有三個：

1. 檢查主從服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)

2. 輔助實現(xiàn)min-slaves選項

3. 檢測命令丟失

3.7.1.1 檢查主從服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)

主服務(wù)器信息中可以看到所屬的從服務(wù)器的連接信息，state表示從服務(wù)器狀態(tài)，offset表示復(fù)制偏移量，lag表示延遲值（幾秒之前有過心跳檢測機(jī)制）

3.7.1.2 輔助實現(xiàn)min-slaves選項

Redis.conf配置文件中有下方兩個參數(shù)

# 未達(dá)到下面兩個條件時，寫操作就不會被執(zhí)行# 最少包含的從服務(wù)器# min-slaves-to-write 3# 延遲值# min-slaves-max-lag 10

如果將兩個參數(shù)的注釋取消，那么如果從服務(wù)器的數(shù)量少于3個，或者三個從服務(wù)器的延遲（lag）大于等于10秒時，主服務(wù)器都會拒絕執(zhí)行寫命令。

3.7.1.3 檢測命令丟失

在從服務(wù)器的連接信息中可以看到復(fù)制偏移量，如果此時主服務(wù)器的復(fù)制偏移量與從服務(wù)器的復(fù)制偏移量不一致時，主服務(wù)器會補(bǔ)發(fā)缺失的數(shù)據(jù)。

4 同步原理

同步分為全量重同步和部分重同步。那么是什么決定采取全量重同步還是部分重同步操作？

4.1 全量重同步

全量重同步的步驟如下

1. 主節(jié)點收到從服務(wù)器的全量重同步請求時，主服務(wù)器便開始執(zhí)行bgsave命令，同時用一個緩沖區(qū)記錄從現(xiàn)在開始執(zhí)行的所有寫命令。

2. 當(dāng)主服務(wù)器的bgsave命令執(zhí)行完畢后，會將生成的RDB文件發(fā)送給從服務(wù)器。從服務(wù)器接收到RDB文件時，會將數(shù)據(jù)文件保存到硬盤，然后加載到內(nèi)存中。

3. 主服務(wù)器將緩沖區(qū)所有緩存的命令發(fā)送到從服務(wù)器，從服務(wù)器接收并執(zhí)行這些命令，將從服務(wù)器同步至主服務(wù)器相同的狀態(tài)。

4.2 部分重同步

要想了解部分重同步的步驟，需要先了解部分重同步所需要的幾個屬性

1. 復(fù)制偏移量

2. 復(fù)制緩沖區(qū)

3. 運(yùn)行ID

4.2.1 復(fù)制偏移量

從主服務(wù)器的復(fù)制信息可以看到從服務(wù)器slave0和slave1都有一個參數(shù)offset，這個參數(shù)就是從服務(wù)器的復(fù)制偏移量。master_repl_offset這個參數(shù)就是主服務(wù)器的偏移量。如下圖

主服務(wù)器的復(fù)制偏移量保存向從服務(wù)器發(fā)送過的字節(jié)數(shù)據(jù)。 
從服務(wù)器的復(fù)制偏移量保存著從主服務(wù)器接收的字節(jié)數(shù)據(jù)。 
通過對比主服務(wù)器和從服務(wù)器的復(fù)制偏移量就可以知道命令是否丟失，丟失則補(bǔ)發(fā)復(fù)制偏移量相差的字節(jié)命令。 
那么這些字節(jié)數(shù)據(jù)是存放在哪里的呢？

4.2.2 復(fù)制緩沖區(qū)

這些字節(jié)數(shù)據(jù)都是存放在主服務(wù)器的復(fù)制緩沖區(qū)里的。復(fù)制緩沖區(qū)是一個固定長度（fixed-size）先進(jìn)先出（FIFO）的隊列，默認(rèn)大小為1MB。默認(rèn)大小可以對下方的參數(shù)進(jìn)行修改

# repl-backlog-size 1mb

那么復(fù)制緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)是什么時候加入進(jìn)去的呢？

答：在命令傳播階段，主節(jié)點除了將寫命令發(fā)送給從節(jié)點，還會發(fā)送一份給復(fù)制積壓緩沖區(qū)。

復(fù)制緩沖區(qū)里面會保存著一部分最傳播的寫命令和每個字節(jié)相應(yīng)的復(fù)制偏移量。

由于復(fù)制緩沖區(qū)的大小是有限制的，所以保存的數(shù)據(jù)也是有限制的。如果從服務(wù)器與主服務(wù)器的復(fù)制偏移量相差的數(shù)據(jù)大于復(fù)制緩沖去存儲的數(shù)據(jù)時，同樣不會執(zhí)行部分重同步。

舉個例子，主服務(wù)器的復(fù)制偏移量為20000、緩沖區(qū)能保存的數(shù)據(jù)只有5000，從服務(wù)器的復(fù)制偏移量為10000。這時從服務(wù)器與主服務(wù)器復(fù)制偏移量10000，而緩沖區(qū)只有5000，那么還是會執(zhí)行全量重同步。如果相差的復(fù)制偏移量小于5000，才會執(zhí)行部分重同步。

4.2.3 運(yùn)行ID

每個Redis服務(wù)器啟動時，都會有自動生成自己的運(yùn)行ID。 
當(dāng)從服務(wù)器對主服務(wù)器進(jìn)行初次復(fù)制時，主服務(wù)器會發(fā)送自己的運(yùn)行ID給從服務(wù)器。 
當(dāng)從服務(wù)器斷線重連時，會將之前主服務(wù)器的運(yùn)行ID發(fā)送給當(dāng)前連接的主服務(wù)器。這時候會出現(xiàn)下面兩種情況

1. 運(yùn)行ID和主服務(wù)器一致，主服務(wù)器可以嘗試執(zhí)行部分重同步操作。

2. 運(yùn)行ID和主服務(wù)器不一致，說明之前連接的主服務(wù)器與這次連接不同，開始執(zhí)行全量重同步操作。

5 相關(guān)配置

################################# REPLICATION ################################## slaveof <主服務(wù)器ip> <主服務(wù)器端口># slaveof <masterip> <masterport># masterauth <主服務(wù)器Redis密碼># masterauth <master-password># 當(dāng)slave丟失master或者同步正在進(jìn)行時，如果發(fā)生對slave的服務(wù)請求# yes則slave依然正常提供服務(wù)# no則slave返回client錯誤："SYNC with master in progress"slave-serve-stale-data yes# 指定slave是否只讀slave-read-only yes# 無硬盤復(fù)制功能repl-diskless-sync no# 無硬盤復(fù)制功能間隔時間repl-diskless-sync-delay 5# 從服務(wù)器發(fā)送PING命令給主服務(wù)器的周期# repl-ping-slave-period 10# 超時時間# repl-timeout 60# 是否禁用socket的NO_DELAY選項repl-disable-tcp-nodelay no# 設(shè)置主從復(fù)制容量大小，這個backlog 是一個用來在 slaves 被斷開連接時存放 slave 數(shù)據(jù)的 buffer# repl-backlog-size 1mb# master 不再連接 slave時backlog的存活時間。# repl-backlog-ttl 3600# slave的優(yōu)先級slave-priority 100# 未達(dá)到下面兩個條件時，寫操作就不會被執(zhí)行# 最少包含的從服務(wù)器# min-slaves-to-write 3# 延遲值# min-slaves-max-lag 10

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