redis学习系列(五)--redis主从复制原理、断点续传、无磁盘化复制、过期key处理

骑猪看日落 2022-05-29 06:07 188阅读 0赞

一、redis replication概括  
1、主从架构的核心原理  
当启动一个slave node的时候，它会发送一个PSYNC命令给master node  
如果这是slave node重新连接master node，那么master node仅仅会复制给slave部分缺少的数据; 如果是slave node第一次连接master node，那么会触发一次full resynchronization(全量复制)  
开始full resynchronization的时候，master会启动一个后台线程，开始生成一份RDB快照文件，同时还会将从客户端收到的所有写命令缓存在内存中。RDB文件生成完毕之后，master会将这个RDB发送给slave，slave会先写入本地磁盘，然后再从本地磁盘加载到内存中。然后master会将内存中缓存的写命令发送给slave，slave也会同步这些数据。  
slave node如果跟master node有网络故障，断开了连接，会自动重连。master如果发现有多个slave node都来重新连接，仅仅会启动一个rdb save操作，用一份数据服务所有slave node。

2、主从复制的断点续传

从redis 2.8开始，就支持主从复制的断点续传，如果主从复制过程中，网络连接断掉了，那么可以接着上次复制的地方，继续复制下去，而不是从头开始复制一份  
master node会在内存中创建一个backlog，master和slave都会保存一个replica offset还有一个master id，offset就是保存在backlog中的。如果master和slave网络连接断掉了，slave会让master从上次的replica offset开始继续复制  
但是如果没有找到对应的offset，那么就会执行一次resynchronization

3、无磁盘化复制

master在内存中直接创建rdb，然后发送给slave，不会在自己本地落地磁盘了  
repl-diskless-sync  
repl-diskless-sync-delay，等待一定时长再开始复制，因为要等更多slave重新连接过来

4、过期key处理

slave不会过期key，只会等待master过期key。如果master过期了一个key，或者通过LRU淘汰了一个key，那么会模拟一条del命令发送给slave。

二、redis replication 详细流程及专业词汇解释  
1、复制的完整流程  
（1）slave node启动，仅仅保存master node的信息，包括master node的host和ip，但是复制流程没开始  
master host和ip是从哪儿来的，redis.conf里面的slaveof配置的  
（2）slave node内部有个定时任务，每秒检查是否有新的master node要连接和复制，如果发现，就跟master node建立socket网络连接  
（3）slave node发送ping命令给master node  
（4）口令认证，如果master设置了requirepass，那么salve node必须发送masterauth的口令过去进行认证  
（5）master node第一次执行全量复制，将所有数据发给slave node  
（6）master node后续持续将写命令，异步复制给slave node  
2、数据同步相关的核心机制  
指的就是第一次slave连接msater的时候，执行的全量复制，那个过程里面你的一些细节的机制  
（1）master和slave都会维护一个offset  
master会在自身不断累加offset，slave也会在自身不断累加offset  
slave每秒都会上报自己的offset给master，同时master也会保存每个slave的offset  
这个倒不是说特定就用在全量复制的，主要是master和slave都要知道各自的数据的offset，才能知道互相之间的数据不一致的情况  
（2）backlog  
master node有一个backlog，默认是1MB大小  
master node给slave node复制数据时，也会将数据在backlog中同步写一份  
backlog主要是用来做全量复制中断候的增量复制的  
（3）master run id  
info server，可以看到master run id  
如果根据host+ip定位master node，是不靠谱的，如果master node重启或者数据出现了变化，那么slave node应该根据不同的run id区分，run id不同就做全量复制  
如果需要不更改run id重启redis，可以使用redis-cli debug reload命令  
（4）psync  
从节点使用psync从master node进行复制，psync runid offset  
master node会根据自身的情况返回响应信息，可能是FULLRESYNC runid offset触发全量复制，可能是CONTINUE触发增量复制  
3、全量复制  
（1）master执行bgsave，在本地生成一份rdb快照文件  
（2）master node将rdb快照文件发送给salve node，如果rdb复制时间超过60秒（repl-timeout），那么slave node就会认为复制失败，可以适当调节大这个参数  
（3）对于千兆网卡的机器，一般每秒传输100MB，6G文件，很可能超过60s  
（4）master node在生成rdb时，会将所有新的写命令缓存在内存中，在salve node保存了rdb之后，再将新的写命令复制给salve node  
（5）client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60，如果在复制期间，内存缓冲区持续消耗超过64MB，或者一次性超过256MB，那么停止复制，复制失败  
（6）slave node接收到rdb之后，清空自己的旧数据，然后重新加载rdb到自己的内存中，同时基于旧的数据版本对外提供服务  
（7）如果slave node开启了AOF，那么会立即执行BGREWRITEAOF，重写AOF  
rdb生成、rdb通过网络拷贝、slave旧数据的清理、slave aof rewrite，很耗费时间  
如果复制的数据量在4G~6G之间，那么很可能全量复制时间消耗到1分半到2分钟  
4、增量复制  
（1）如果全量复制过程中，master-slave网络连接断掉，那么salve重新连接master时，会触发增量复制  
（2）master直接从自己的backlog中获取部分丢失的数据，发送给slave node，默认backlog就是1MB  
（3）msater就是根据slave发送的psync中的offset来从backlog中获取数据的  
5、heartbeat  
主从节点互相都会发送heartbeat信息  
master默认每隔10秒发送一次heartbeat，salve node每隔1秒发送一个heartbeat  
6、异步复制  
master每次接收到写命令之后，现在内部写入数据，然后异步发送给slave node