高可用-主从同步

主从同步分为 2 个步骤:同步和命令传播

主从复制原理

首先,Redis 的复制分为 同步 (sync) 和 **命令传播 **(command propagate) 两个操作:

同步(rdb全量同步)

一般用做新从节点加入集群时的首次数据同步

  1. 从服务器向主服务器发送 sync 命令

  2. 收到 sync 命令后,主服务器执行 bgsave 命令,用来生成 rdb 文件

  3. bgsave 执行完成后,将生成的 rdb 文件发送给从服务器,用来给从服务器更新数据

  4. 发送 rdb 文件、从库重放 rdb 文件都比较耗时。因此期间,主节点需要在一个缓冲区中记录从现在开始执行的写命令。

    • 复制积压缓冲区是一个固定长度、先进先出的队列,默认 1MB,大小可配置。

    • 如果缓冲区溢出,将导致同步中断。

  5. 主服务器再将缓冲区记录的写命令发送给从服务器,从服务器执行完这些写命令后,此时的数据库状态便和主服务器一致了。

  6. bgsave 会耗 CPU、内存、磁盘,发给从节点会耗费网络。发送期间,从节点不可用。

命令传播

主服向从发送写命令(推)

这个其实是上面 同步 部分的第4步。首次数据同步完成后,对后续增量命令的同步,就叫命令传播。

在客户端发来写命令后,Redis 采用的是 ANY/ONE 的做法, 只要 master 处理完该请求,就立马返回客户端,不会等待从节点响应。而是异步的把这些命令转发给所有的 slave 节点。(因此 RedisAP 只保证高可用性的,因为主挂掉后从升主,这个从可能少数据)

转发的过程中可能因为网络问题导致数据丢失。于是 Redismaster 节点在内存中开辟一个默认大小为 1M 的环形缓冲区。在转发给 slave 节点用户请求的同时把该请求写入环形缓冲区。每个 slave 节点接收到一个命令之后会自增 repl_offset 值用来记录复制偏移量。同时 master 节点也会记录当前缓冲区的最新命令的 repl_offsetsalve 节点会定期的向 master 节点发送心跳命令,告知其偏移量,请求同步复制,master 节点会检查 slave 节点的复制偏移量是否在当前 master 节点的缓冲区中,如果在则从缓冲区中发送命令,否则触发全量复制。

断线重连

  • 2.8 之前,重连会直接全量重新同步数据

  • 2.8 开始,用 psync 代替 sync,以实现同步进度检查,以及部分同步。

    • 向主服务器发送 PSYNC [主服务器ID] [上次复制偏移量]

    • 如果从节点最近的复制偏移量在这个缓冲区里,就从复制偏移量之后开始同步

    • 否则还是全量同步

Run id

在进行初次复制时,主服务器将会将自己的运行 id 发送给从服务器,让其保存起来。

当从服务器断线重连后,从服务器会将这个运行 id 发送给刚连接上的主服务器。

若当前服务器的运行 id 与之相同,说明从服务器断线前复制的服务器就是当前服务器,主服务器可以尝试执行部分同步;若不同则说明从服务器断线前复制的服务器不是当前服务器,主服务器直接执行完整重同步。

心跳

完成了同步之后,主从服务器就会进入命令传播阶段,此时从服务器会以每秒 1 次的频率,向主服务器发送命令:REPLCONF ACK <replication_offset> 。其中 replication_offset 是从服务器当前的复制偏移量

发送这个命令主要有三个作用:

  • 检测主从服务器的网络状态

  • 辅助实现 min-slaves 选项

  • 上报自身的复制偏移量

min-slaves 选项

redis的配置文件中,存在两个参数:

如果从节点与主节点的最后交互时间,距离当前时间小于 min-slaves-max-lag 的值,则认为该从节点状态是连接的。

主节点定期统计连接状态的从节点数目,如果该数目小于 min-slaves-to-write 的值,则主节点会拒绝执行写数据库的命令,类似于 kafka 里 ISR 的概念。

min-slaves-to-write 3 // 要求保持同步状态的 slave 数量
min-slaves-max-lag 10 // slave 连接到 master 的最大延迟时间,超过这个时间视为失去连接

按照上面的配置,要求至少3个 slave 节点保持连接,数据同步的延迟不能超过10秒,否则 master 就会拒绝写请求。

参考

蘑菇睡不着 - 详解Redis主从复制

袁秀龙 - Raft协议(1)——Raft协议与Redis集群中的一致性协议的异同

Redis replication for large data to new slave

悟空聊架构 - 万字长文,5个纬度,深度剖析Redis主从架构原理

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