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redis主從復(fù)制的實(shí)現(xiàn)方法是什么

本篇內(nèi)容介紹了“redis主從復(fù)制的實(shí)現(xiàn)方法是什么”的有關(guān)知識(shí),在實(shí)際案例的操作過(guò)程中,不少人都會(huì)遇到這樣的困境,接下來(lái)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(jiǎn)介

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

2 準(zhǔn)備工作

服務(wù)器架構(gòu)圖如下 
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啟動(dòng)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) 
redis主從復(fù)制的實(shí)現(xiàn)方法是什么

接下來(lái)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(dòng)102的redis,狀態(tài)如下 
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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(shí)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)) 
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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 
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開(kāi)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 
redis主從復(fù)制的實(shí)現(xiàn)方法是什么

現(xiàn)在再來(lái)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 
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到這里主從環(huán)境就搭好了,現(xiàn)在來(lái)測(cè)試一波

2.3 測(cè)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(cuò)誤(error) READONLY You can't write against a read only slave. 后面在講述出錯(cuò)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(gè)鍵,說(shuō)明主服務(wù)的數(shù)據(jù)同步到了從服務(wù)器上,操作過(guò)程看下圖 
redis主從復(fù)制的實(shí)現(xiàn)方法是什么

2.4 其他

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

出現(xiàn)錯(cuò)誤(error) READONLY You can't write against a read only slave. 是因?yàn)?br/>從節(jié)點(diǎn)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(gè)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(shí),配置文件需要增加如需參數(shù)

masterauth <master-password>

3 實(shí)現(xiàn)原理

當(dāng)我在從服務(wù)器103上輸入slaveof命令時(shí),出現(xiàn)如下日志 
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總的來(lái)說(shuō)主從復(fù)制功能的詳細(xì)步驟可以分為7個(gè)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(yàn)證

  5. 發(fā)送端口信息

  6. 同步

  7. 命令傳播

接下來(lái)分別敘述每個(gè)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(shí),從服務(wù)器會(huì)將主服務(wù)器的ip地址和端口號(hào)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(huì)根據(jù)設(shè)置的ip和端口,向主服務(wù)器簡(jiǎn)歷socket連接。

3.3 發(fā)送PING命令

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

這時(shí)候PING命令可以檢查socket的讀寫(xiě)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(qǐng)求。

從服務(wù)器在發(fā)送PING命令時(shí)可能遇上的情況如下圖
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3.4 身份驗(yàn)證

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

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3.5 發(fā)送端口信息

身份驗(yàn)證通過(guò)后,從服務(wù)器會(huì)向主服務(wù)器發(fā)送自己的監(jiān)聽(tīng)端口號(hào)。主服務(wù)器收到之后會(huì)將端口號(hào)記錄到從服務(wù)器對(duì)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

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3.6 同步

發(fā)送端口信息之后,從服務(wù)器會(huì)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(kù)同步至主服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)前的狀態(tài)。

同步這塊內(nèi)容會(huì)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(huì)進(jìn)入命令傳播階段。這時(shí)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(xiě)命令時(shí),會(huì)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(huì)利用心跳檢測(cè)機(jī)制定時(shí)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(lái)看看心跳機(jī)制

3.7.1 心跳檢測(cè)機(jī)制

心跳檢測(cè)機(jī)制的作用有三個(gè):

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

  2. 輔助實(shí)現(xiàn)min-slaves選項(xiàng)

  3. 檢測(cè)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(guò)心跳檢測(cè)機(jī)制)

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3.7.1.2 輔助實(shí)現(xiàn)min-slaves選項(xiàng)

Redis.conf配置文件中有下方兩個(gè)參數(shù)

# 未達(dá)到下面兩個(gè)條件時(shí),寫(xiě)操作就不會(huì)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(gè)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(gè),或者三個(gè)從服務(wù)器的延遲(lag)大于等于10秒時(shí),主服務(wù)器都會(huì)拒絕執(zhí)行寫(xiě)命令。

3.7.1.3 檢測(cè)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(shí)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(shí),主服務(wù)器會(huì)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?

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4.1 全量重同步

全量重同步的步驟如下

  1. 主節(jié)點(diǎn)收到從服務(wù)器的全量重同步請(qǐng)求時(shí),主服務(wù)器便開(kāi)始執(zhí)行bgsave命令,同時(shí)用一個(gè)緩沖區(qū)記錄從現(xiàn)在開(kāi)始執(zhí)行的所有寫(xiě)命令。

  2. 當(dāng)主服務(wù)器的bgsave命令執(zhí)行完畢后,會(huì)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(shí),會(huì)將數(shù)據(jù)文件保存到硬盤(pán),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(gè)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(gè)參數(shù)offset,這個(gè)參數(shù)就是從服務(wù)器的復(fù)制偏移量。master_repl_offset這個(gè)參數(shù)就是主服務(wù)器的偏移量。如下圖

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主服務(wù)器的復(fù)制偏移量保存向從服務(wù)器發(fā)送過(guò)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(guò)對(duì)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(gè)固定長(zhǎng)度(fixed-size)先進(jìn)先出(FIFO)的隊(duì)列,默認(rèn)大小為1MB。默認(rèn)大小可以對(duì)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(shí)候加入進(jìn)去的呢?

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

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復(fù)制緩沖區(qū)里面會(huì)保存著一部分最傳播的寫(xiě)命令和每個(gè)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(chǔ)的數(shù)據(jù)時(shí),同樣不會(huì)執(zhí)行部分重同步。

舉個(gè)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(shí)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(huì)執(zhí)行全量重同步。如果相差的復(fù)制偏移量小于5000,才會(huì)執(zhí)行部分重同步。

4.2.3 運(yùn)行ID

每個(gè)Redis服務(wù)器啟動(dòng)時(shí),都會(huì)有自動(dòng)生成自己的運(yùn)行ID。 
當(dāng)從服務(wù)器對(duì)主服務(wù)器進(jìn)行初次復(fù)制時(shí),主服務(wù)器會(huì)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(xiàn)重連時(shí),會(huì)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(shí)候會(huì)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(shuō)明之前連接的主服務(wù)器與這次連接不同,開(kāi)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(shí),如果發(fā)生對(duì)slave的服務(wù)請(qǐng)求# yes則slave依然正常提供服務(wù)# no則slave返回client錯(cuò)誤:"SYNC with master in progress"slave-serve-stale-data yes# 指定slave是否只讀slave-read-only yes# 無(wú)硬盤(pán)復(fù)制功能repl-diskless-sync no# 無(wú)硬盤(pán)復(fù)制功能間隔時(shí)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(shí)時(shí)間# repl-timeout 60# 是否禁用socket的NO_DELAY選項(xiàng)repl-disable-tcp-nodelay no# 設(shè)置主從復(fù)制容量大小,這個(gè)backlog 是一個(gè)用來(lái)在 slaves 被斷開(kāi)連接時(shí)存放 slave 數(shù)據(jù)的 buffer# repl-backlog-size 1mb# master 不再連接 slave時(shí)backlog的存活時(shí)間。# repl-backlog-ttl 3600# slave的優(yōu)先級(jí)slave-priority 100# 未達(dá)到下面兩個(gè)條件時(shí),寫(xiě)操作就不會(huì)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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