一篇文章帶你深入解析Redis主從複製機制!

我們瞭解Redis有兩種不同的持久化方式,Redis服務器通過持久化,把Redis內存中持久化到硬盤當中,當Redis宕機時,我們重啓Redis服務器時,可以由RDB文件或AOF文件恢復內存中的數據。

不過持久化後的數據仍然只在一臺機器上,因此當硬件發生故障時,比如主板或CPU壞了,這時候無法重啓服務器,有什麼辦法來保證數據的安全性?或者可以快速恢復數據呢?,想做到這一點,我們需要再瞭解Redis另外一種機制:主從複製

一、什麼是主從複製?

Redis的主從複製機制是指可以讓從服務器(slave)能精確複製主服務器(master)的數據,如下圖所示:

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上面的圖表示的是一臺master服務器與slave服務器的情況,其實一臺master服務器也可以對應多臺slave服務器,如下圖所示:

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另外,slave服務器也可以有自己的slave服務器,這樣的服務器稱爲sub-slave,而這些sub-slave通過主從複製最終數據也能與master保持一致,如下圖所示:

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二、主從複製的方式和工作原理

Redis的主從複製是異步同步,分爲兩個方面,一個是master服務器在將數據同步到slave時,是異步的,因此master服務器在這裏仍然可以接收其他請求,一個是slave在接收同步數據也是異步的。

1、複製方式

Redis主從複製分爲以下三種方式:

(1)當master服務器與slave服務器正常連接時,master服務器會發送數據命令流給slave服務器,將自身數據的改變複製到slave服務器。

(2)當因爲各種原因master服務器與slave服務器斷開後,slave服務器在重新連上master服務器時會嘗試重新獲取斷開後未同步的數據即部分同步,或者稱爲部分複製。

(3)如果無法部分同步(比如初次同步),則會請求進行全量同步,這時master服務器會將自己的rdb文件發送給slave服務器進行數據同步,並記錄同步期間的其他寫入,再發送給slave服務器,以達到完全同步的目的,這種方式稱爲全量複製。

2、工作原理

master服務器會記錄一個replicationId的僞隨機字符串,用於標識當前的數據集版本,還會記錄一個當數據集的偏移量offset,不管master是否有配置slave服務器,replication Id和offset會一直記錄併成對存在,我們可以通過以下命令查看replication Id和offset:

> info repliaction

通過redis-cli在master或slave服務器執行該命令會打印類似以下信息(不同服務器數據不同,打印信息不同):

connected_slaves:

1slave0:ip=127.0.0.1,

port=6380,

state=online,

offset=9472,

lag=1master_replid:2cbd65f847c0acd608c69f93010dcaa6dd551ceemaster_repl_offset:9472碼

當master與slave正常連接時,slave使用PSYNC命令向master發送自己記錄的舊master的replication id和offset,而master會計算與slave之間的數據偏移量,並將緩衝區中的偏移數量同步到slave,此時master和slave的數據一致。

而如果slave引用的replication太舊了,master與slave之間的數據差異太大,則master與slave之間會使用全量複製的進行數據同步。

三、配置主從複製

Redis的主從配置非常簡單,我們可以使用兩種方式來配置主從服務器,在這時我們先假設Redis的master服務器地址爲192.168.0.101。

1、客戶端發送同步命令

# 向客戶端saveof 192.168.1.101 6379複製代碼

2、slave服務器配置主服務器

在這裏slave服務器的redis.conf通過saveof選項,可以指定master服務器,如下:

slaveof 192.168.1.101 6379

通過上面兩種方式的配置,master服務器與slave服務器便已經可以開始進行數據同步了。

3、master要求驗證

上面配置的是master服務器沒有設置密碼的情況,如果master設置了密碼,則可以在連接到slave服務器的redis-cli執行下面的命令:

# <password>指代實際的密碼configsetmasterauth 複製代碼

或者在slave服務器的redis.conf中配置下面的選項:

# <password>指代實際的密碼masterauth 複製代碼

四、避免slave被清空

slave會被清空?slave不用同步了master的數據嗎?備份的數據怎麼會清空了呢?

當master服務器關閉了持久化時,如果發生故障後自動重啓時,由本地沒有保存持久化的數據,重啓的Redis內存數據爲空,而slave會自動同步master的數據,這時候,slave服務器的數據也會被清空。

如何避免slave被清空呢?

如果條件允許(一般都可以的),master服務器還是要開啓持久化,這樣master故障重啓時,可以快速恢復數據,而同步這臺master的slave數據也不會被清空。

如果master不能開啓持久化,則不應該設置讓master發生故障後重啓(有些機器會配置自動重啓),而是將某個slave服務器升級爲master服務器,對外繼續提供服務。

slave默認爲只讀的

在Redis2.6以後,slave只讀模式是默認開啓的,我們可以通過配置文件中的slave-read-only選項配置是否開啓只讀模式:

# 默認是yesslave-read-only yes/no

或者在客戶端中通過config set命令設置是否開啓只讀模式:

configsetslave-read-only no

上面將slave服務器設置爲可以寫入,但是要注意,如果slave也配置了自己的從服務器(sub-slave),那麼sub-slave只會同步從master服務器同步到slave的數據,而並會同步我們直接寫入slave服務器的數據。

五、主從複製中的key過期問題

我們都知道Redis可以通過設置key的過期時間來限制key的生存時間,Redis處理key過期有惰性刪除和定期刪除兩種機制,而在配置主從複製後,slave服務器就沒有權限處理過期的key,這樣的話,對於在master上過期的key,在slave服務器就可能被讀取,所以master會累積過期的key,積累一定的量之後,發送del命令到slave,刪除slave上的key。

如果slave服務器升級爲master服務器 ,則它將開始獨立地計算key過期時間,而不需要通過master服務器的幫助。

六、主從複製的作用

1、保存Redis數據副本

當我們只是通過RDB或AOF把Redis的內存數據持久化畢竟只是在本地,並不能保證絕對的安全,而通過將數據同步slave服務器上,可以保留多一個數據備份,更好地保證數據的安全。

2、讀寫分離

在配置了主從複製之後,如果master服務器的讀寫壓力太大,可以進行讀寫分離,客戶端向master服務器寫入數據,在讀數據時,則訪問slave服務器,從而減輕master服務器的訪問壓力。

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3、高可用性與故障轉移

服務器的高可用性是指服務器能提供7*24小時不間斷的服務,Redis可以通過Sentinel系統管理多個Redis服務器,當master服務器發生故障時,Sentineal系統會根據一定的規則將某臺slave服務器升級爲master服務器,繼續提供服務,實現故障轉移,保證Redis服務不間斷。

七、小結

Redis的主從複製可以讓我們把Redis中的數據同步到其他服務器上,爲數據安全提供更加安全的保障,也可以讓我們的服務器在發生故障時而無法重啓時,可以更加快速地切換服務器,繼續對外提供服務。


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