Redis知识梳理(17) [ 主从同步 ]

古城微笑少年丶 2022-02-03 13:43 280阅读 0赞

当 master 挂掉的时候，运维让从库过来接管，服务就可以继续，否则 master 需 要经过数据恢复和重启的过程，这就可能会拖很长的时间，影响线上业务的持续 服务。

# CAP 原理 #

CAP 原理就好比分布式领域的牛顿定律，它是分布式存储的理论基石。自打 CAP 的论文发表之后，分布式存储中间件犹如雨后春笋般一个一个涌现出来。 理解这个原理其实很简单，本节我们首先对这个原理进行一些简单的讲解。

>  • C - Consistent ，一致性  
> • A - Availability ，可用性  
> • P - Partition tolerance ，分区容忍性

分布式系统的节点往往都是分布在不同的机器上进行网络隔离开的，这意味着必 然会有网络断开的风险，

这个网络断开的场景的专业词汇叫着「网络分区」。

在网络分区发生时，两个分布式节点之间无法进行通信，

我们对一个节点进行的 修改操作将无法同步到另外一个节点，所以数据的\*\*「一致性」\*\*将无法满足，

因为 两个分布式节点的数据不再保持一致。

除非我们牺牲\*\*「可用性」\*\*，也就是暂停分 布式节点服务，在网络分区发生时，

不再提供修改数据的功能，直到网络状况完 全恢复正常再继续对外提供服务。

![img][]

**一句话概括 CAP 原理就是——网络分区发生时，一致性和可用性两难全。**

# 最终一致 #

Redis 的主从数据是异步同步的，所以分布式的 Redis 系统并不满足\*\*「一致性」\*\* 要求。当客户端在 Redis 的主节点修改了数据后，立即返回，即使在主从网络断 开的情况下，主节点依旧可以正常对外提供修改服务，所以 Redis 满足\*\*「可用 性」\*\*。

Redis 保证\*\*「最终一致性」\*\*，从节点会努力追赶主节点，最终从节点的状态会和 主节点的状态将保持一致。如果网络断开了，主从节点的数据将会出现大量不一 致，一旦网络恢复，从节点会采用多种策略努力追赶上落后的数据，继续尽力保 持和主节点一致。

# 主从同步 #

Redis 同步支持主从同步和从从同步，从从同步功能是 Redis 后续版本增加的功 能，为了减轻主库的同步负担。后面为了描述上的方便，统一理解为主从同步。

![img][img 1]

# 增量同步 #

Redis 同步的是指令流，主节点会将那些对自己的状态产生修改性影响的指令记 录在本地的内存 buffer 中，然后异步将 buffer 中的指令同步到从节点，从节点 一边执行同步的指令流来达到和主节点一样的状态，一遍向主节点反馈自己同步 到哪里了 (偏移量)。

因为内存的 buffer 是有限的，所以 Redis 主库不能将所有的指令都记录在内存 buffer 中。Redis 的复制内存 buffer 是一个定长的环形数组，如果数组内容满 了，就会从头开始覆盖前面的内容。

![img][img 2]

如果因为网络状况不好，从节点在短时间内无法和主节点进行同步，那么当网络 状况恢复时，Redis 的主节点中那些没有同步的指令在 buffer 中有可能已经被后续的指令覆盖掉了，从节点将无法直接通过指令流来进行同步，这个时候就需 要用到更加复杂的同步机制 —— 快照同步。

# 快照同步 #

快照同步是一个非常耗费资源的操作，它首先需要在主库上进行一次 bgsave 将 当前内存的数据全部快照到磁盘文件中，然后再将快照文件的内容全部传送到从 节点。从节点将快照文件接受完毕后，立即执行一次全量加载，加载之前先要将 当前内存的数据清空。加载完毕后通知主节点继续进行增量同步。

在整个快照同步进行的过程中，主节点的复制 buffer 还在不停的往前移动，如 果快照同步的时间过长或者复制 buffer 太小，都会导致同步期间的增量指令在 复制 buffer 中被覆盖，这样就会导致快照同步完成后无法进行增量复制，然后 会再次发起快照同步，如此极有可能会陷入快照同步的死循环。

![img][img 3]

**所以务必配置一个合适的复制 buffer 大小参数，避免快照复制的死循环。**

# 增加从节点 #

当从节点刚刚加入到集群时，它必须先要进行一次快照同步，同步完成后再继续进行增量同步。

# 无盘复制 #

主节点在进行快照同步时，会进行很重的文件 IO 操作，特别是对于非 SSD 磁盘 存储时，快照会对系统的负载产生较大影响。特别是当系统正在进行 AOF 的 fsync 操作时如果发生快照，fsync 将会被推迟执行，这就会严重影响主节点的 服务效率。

所以从 Redis 2.8.18 版开始支持无盘复制。所谓无盘复制是指主服务器直接通 过套接字将快照内容发送到从节点，生成快照是一个遍历的过程，主节点会一边 遍历内存，一遍将序列化的内容发送到从节点，从节点还是跟之前一样，先将接收到的内容存储到磁盘文件中，再进行一次性加载.

# Wait 指令 #

Redis 的复制是异步进行的，wait 指令可以让异步复制变身同步复制，确保系统 的强一致性 (不严格)。wait 指令是 Redis3.0 版本以后才出现的。

> set key value
      OK
      > wait 1 0
      (integer) 1

wait 提供两个参数，第一个参数是从库的数量 N，第二个参数是时间 t，以毫秒 为单位。它表示等待 wait 指令之前的所有写操作同步到 N 个从库 (也就是确保 N 个从库的同步没有滞后)，最多等待时间 t。如果时间 t=0，表示无限等待直到 N 个从库同步完成达成一致。

**假设此时出现了网络分区，wait 指令第二个参数时间 t=0，主从同步无法继续 进行，wait 指令会永远阻塞，Redis 服务器将丧失可用性。**

# 小结 #

主从复制是 Redis 分布式的基础，Redis 的高可用离开了主从复制将无从进行。 后面的章节我们会开始讲解 Redis 的集群模式，这几种集群模式都依赖于本节所 讲的主从复制。

不过复制功能也不是必须的，如果你将 Redis 只用来做缓存，跟 memcache 一 样来对待，也就无需要从库做备份，挂掉了重新启动一下就行。但是只要你使用 了 Redis 的持久化功能，就必须认真对待主从复制，它是系统数据安全的基础保 障。

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