【Redis分析】(一) 主从同步

主从复制 - 数据备份, 读写分离, 手动高可用

负载均衡: 主结点只负责处理写请求, 从节点负责读请求;
主从复制, 主机挂了, 我们可以手动切换从机, 还可以搭配哨兵实现自动切换, 实现高可用;
需要注意的是, 在主从模式下, 假设进行同步的过程中主节点宕机了, 那么从节点此时还没有同步到所有的数据, 会发生数据不一致问题;

开启主从复制

通常有以下三种方式：

在 slave 直接执行命令：replicaof <masterip> <masterport>
在 slave 配置文件中加入：replicaof <masterip> <masterport>
使用启动命令：-- replicaof <masterip> <masterport>

主从同步

主节点

从结点

全量同步

当我们配置好主从同步的时候，由于之前没有进行过任何同步，所以首先会进行一次全量数据同步到从库。

主从建立连接

Slave从库会主动和Master主库进行通信，发送psync 命令，该命令会捎带两个参数过去给Master，第一个参数是主库ID（runID），redis 在启动的时候，都会为自己生成一个ID，第二个是Slave复制Maser数据的偏移量offset。

Slave第一次和Master进行通信，由于一开始不知道Master的ID，所以传递了 ?;
由于是第一次复制，offset 传递 -1 表示第一次要进行全量复制。

接着Master接收到了Slave传递过来的命令以及相应的参数，一看是? 和 -1 ，那么就知道这个Slave要进行全量的复制，Master会给Slave 发送一个 fullresync 命令，告诉Slave接下来要开始全量复制，并带上自己的 ID,Slave 接收到这两个参数后会保存起来。

发送rdb文件

Master接着就会执行bgsave, fork 子进程，完成rdb文件的生成，生成完rdb文件后，会发送rdb文件给Slave，Slave会接收rdb文件，在进行接收之前，会先清空Slave自己的数据库数据【这个过程是阻塞的】，清空完成后，开始接收rdb文件，接收完成之后，就加载rdb文件到内存中。

这里还有一个问题，就是在接收rdb文件的时候，Master可能会有新的写操作过来，由于rdb是某一时刻的内存快照，所以之后的数据，是无法进行传输的;

这里redis采用了一个 replication_buffer 来解决，在生成rdb开始，新的写请求数据都会放到这个缓冲区一份，等待rdb传输完成之后，Master接着就会传输这个缓冲区的数据到 Slave，Slave开始接收，接收完成，主从数据保持一致了

**只要一个Slave和Master 建立好连接，对应的 replication_buffer 就会建立，如果断开连接，那么这个缓冲区就会释放。每个 Slave 都有一个replication_buffer **

增量复制

全量复制结束后, 就进入命令传播阶段, 通过一个长连接, 持续不断地将主库收到的写命令同步给从机;

命令传播阶段网络中断了，怎么办？

如果网络发生中断，最早的时候会再走一次全量复制。

后来对这个过程做了优化，采用增量复制的机制;

还记得全量复制的时候，会返回给Slave一个偏移量吗？其实Slave在接收数据之后，会增加这个偏移量来记录当前接收Master多少数据了。

如果网络发生了中断，就会重试和Master重新连接，连接之后，会发送自己的offset给Master，Master会根据Slave发送的偏移量来决定是给Slave做增量复制还是做全量复制。

从开始第一次主从复制开始，那么新的写请求在写入replication buffer的同时，也都会写入到一个叫做 repl_backlog_buffer 的缓冲区内，这是一个环形缓冲区，会记录Master接收的写命令和这条命令的偏移量(从第一次开始主从复制开始)，这样Slave再重新连接之后，就可以从这里接着发送命令给Slave了。

所有 Slave 共用同一个 backlog_buffer!

在这里插入图片描述

注意连接没有断开的时候，这两个缓冲区是同时存在，如果连接断开，那么对应Slave的replication buffer缓冲区就会被删除。

其实就是环形的每段记录着当前命令和偏移量，随着当前写入的offset不断增大，就会覆盖之前的数据。

Master 会记录自己接收的写请求的最新偏移量, 当有 Slave 重连的时候, 与 Slave 的同步进度偏移量进行对比, 如果没有超过环形缓冲区长度, 可以用 backlog_ buffer 中的内容做增量复制, 否则做全量;

命令传播

全量同步完成后, 会进入命令传播阶段 ( 增量同步也是通过命令传播实现的 )

slave 默认会以每秒一次的频率，向 master 发送命令：REPLCONF ACK ，其中 reploff 是 slave 当前的复制偏移量。

发送REPLCONF ACK 命令对于主从服务器的作用：

1）检测 master 和 slave 的网络连接状态。

2）汇报自己的复制偏移量，检测命令丢失，master 会对比复制偏移量，如果发现 slave 的复制偏移量小于自己，会从 repl_backlog_buffer 向 slave 发送未同步的数据。

总结

到现在整个redis 主从复制的过程就讲解完成了，现在来做下总结。

主从同步分为两个类型：

全量同步

全量同步redis 会执行bgsave 来生成rdb文件，然后发送给从库，从库接收之前会先清空从库的数据空，防止之前有数据造成数据的污染，接收完rdb文件之后，就会就加载rdb文件到内存，这时同步其实并没有完成，在进行生成rdb文件的时候，还会有新的写请求过来，此时这些写请求会缓存在一个缓冲区内，这个缓冲区叫做 replication buffer，当从库加载完rdb之后，就会接收这个缓冲区的所有写命令了，到此全量复制就结束了。

由于生产rdb是会阻塞主线程，这个过程很耗费资源，如果采用一个主多个从的方式，那么势必会增加主库的压力，所以从库不是越多越好;

增量同步

如果主从断开连接了，redis 主库会判断是进行全量复制还是增量复制，主库会根据从库发送过来的 runID 和 offset 判断，如果runID和主库的ID相同，并且主从的 offset 差距没有超过 repl_backlog_buffer 缓冲区的长度，就会复制 offset 之间的 repl_backlog_buffer 的命令给Slave。

两个缓冲区：

replication buffer

replication buffer 是在从库和主库建立连接成功后创建的，在主从断开后，这个缓冲区也会被主库进行删除，主从库之间复制命令的传输，都会经过这个buffer，而且这个buffer是每个从库独有的。

repl_backlog_buffer

主接收到第一个复制请求后，就会建立好这个buffer，这个buffer记录当前 Master 接收到的新的写操作命令 offset 和命令本身，是所有 Slave 公用的 buffer，Slave 发送psync之后，会和Master的offset进行比较，来决定是否进行增量复制。

注意点：

Redis 单机内存越大越好吗? 不, 越大, Fork 子进程的时间越长, 执行 BGSAVE 和 BGREWRITEAOF 时主进程阻塞时间就越长; 主从同步的时候也会涉及到 BGSAVE;
为什么用 RDB 而不是 AOF ? 文件小, 恢复快;
如果想减少因为连接断开导致的全量同步, 可以适当增加 back_log 的大小;
如果 RDB 文件比较大, 或者网速比较慢, replication_buffer 会满, 主库会和从断开连接，删除buffer，如果从再来请求链接，可能会造成恶性循环。可以适当调大;