2. 主从同步原理
2.1 全量同步
主从第一次建立连接时,会执行全量同步,将 master 节点的所有数据都拷贝给 slave 节点,流程:
这里有一个问题,master如何得知salve是第一次来连接呢??
有几个概念,可以作为判断依据:
Replication Id:简称replid,是数据集的标记,id一致则说明是同一数据集。每一个 master 都有唯一的 replid,slave 则会继承 master 节点的 replid
offset:偏移量,随着记录在repl_baklog中的数据增多而逐渐增大。slave完成同步时也会记录当前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset,说明slave数据落后于master,需要更新。
因此slave做数据同步,必须向master声明自己的replication id 和offset,master才可以判断到底需要同步哪些数据。
因为slave原本也是一个master,有自己的replid和offset,当第一次变成slave,与master建立连接时,发送的replid和offset是自己的replid和offset。
master判断发现slave发送来的replid与自己的不一致,说明这是一个全新的slave,就知道要做全量同步了。
master会将自己的replid和offset都发送给这个slave,slave保存这些信息。以后slave的replid就与master一致了。
因此,master判断一个节点是否是第一次同步的依据,就是看replid是否一致。
如图:
完整流程描述:
slave节点请求增量同步
master节点判断replid,发现不一致,拒绝增量同步
master将完整内存数据生成RDB,发送RDB到slave
slave清空本地数据,加载master的RDB
master将RDB期间的命令记录在repl_baklog,并持续将log中的命令发送给slave
slave执行接收到的命令,保持与master之间的同步
2.2 增量同步
全量同步需要先做RDB,然后将RDB文件通过网络传输个slave,成本太高了。因此除了第一次做全量同步,其它大多数时候slave与master都是做增量同步。
什么是增量同步?就是只更新slave与master存在差异的部分数据。如图:
那么 master 怎么知道 slave 与自己的数据差异在哪里呢?
repl_backlog原理
master怎么知道slave与自己的数据差异在哪里呢?
这就要说到全量同步时的repl_baklog文件了。
这个文件是一个固定大小的数组,只不过数组是环形,也就是说角标到达数组末尾后,会再次从0开始读写,这样数组头部的数据就会被覆盖。
repl_baklog中会记录Redis处理过的命令日志及offset,包括master当前的offset,和slave已经拷贝到的offset:
slave与master的offset之间的差异,就是salve需要增量拷贝的数据了。
随着不断有数据写入,master的offset逐渐变大,slave也不断的拷贝,追赶master的offset:
直到数组被填满:
此时,如果有新的数据写入,就会覆盖数组中的旧数据。不过,旧的数据只要是绿色的,说明是已经被同步到slave的数据,即便被覆盖了也没什么影响。因为未同步的仅仅是红色部分。
但是,如果slave出现网络阻塞,导致master的offset远远超过了slave的offset:
如果master继续写入新数据,其offset就会覆盖旧的数据,直到将slave现在的offset也覆盖:
棕色框中的红色部分,就是尚未同步,但是却已经被覆盖的数据。此时如果slave恢复,需要同步,却发现自己的offset都没有了,无法完成增量同步了。只能做全量同步。
2.3 主从同步优化
主从同步可以保证主从数据的一致性,非常重要。
可以从以下几个方面来优化Redis主从就集群:
在master中配置repl-diskless-sync yes启用无磁盘复制,避免全量同步时的磁盘IO(适用于网络好、磁盘慢 的场景)。
Redis单节点上的内存占用不要太大,减少RDB导致的过多磁盘IO。
适当提高 repl_baklog 的大小,发现 slave 宕机时尽快实现故障恢复,尽可能避免全量同步。
限制一个master上的slave节点数量,如果实在是太多slave,则可以采用主-从-从链式结构,减少master压力。
主从从架构图:
小结
简述全量同步和增量同步区别?
全量同步:master将完整内存数据生成RDB,发送RDB到slave。后续命令则记录在repl_baklog,逐个发送给slave。
增量同步:slave提交自己的offset到master,master获取repl_baklog中从offset之后的命令给slave
什么时候执行全量同步?
slave节点第一次连接master节点时
slave节点断开时间太久,repl_baklog中的offset已经被覆盖时
什么时候执行增量同步?
slave节点断开又恢复,并且在repl_baklog中能找到offset时