Redis-主从同步(有备无患-解决单点故障)

CAP

CAP原理就好比分布式领域的牛顿定律,它是分布式理论的基石。
原理简单讲解:
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是分布在不同的机器上进行网络隔离开的,这必然会有网络断开的风险,那么这个网络断开的场景叫做网络分区
当网络分区发生时,两个分布式节点之间无法进行通信,对一个节点进行修改的操作无法同步到另外一份节点,则数据一致性无法满足。除非牺牲可用性,即暂停分布式节点服务,在发生网络分区时,不在对外提供修改数据的功能,直至网络恢复正常。如下图:

主从复制.png

画外音:当网络分区发生时,一致性和可用性两难全。

最终一致性

Redis的主从数据是异步同步的,则分布式的Redis是不满足一致性要求的。当客户端在主节点上修改了数据,立即返回,即使发生网络分区,主节点依旧可以对外提供服务,所以Redis是满足可用性的。
Redis保持最终一致性,从节点努力的追赶主节点,最终从节点与主节点的状态保持一致。如果发生了网络分区,主从节点将出现大量的不一致性,当网络恢复后,从节点会以各种策略追赶主节点,最终保持与主节点一致。

主从同步
  • 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发生修改的指令记录在本地的内存buffer中,然后异步将buffer中指令同步到从节点,从节点一边执行同步来的指令流来达到与主节点保持一致,一边向主节点反馈自己同步的偏移位置。
    由于buffer的容量是有限的,则主节点不能将所有的指令全部记录下来。buffer是个定长的环形数组,满了之后,会从头开始覆盖前面的指令内容。
    根据上述描述,会发生这样的场景,网络分区期间,从节点无法同步到主节点内的指令,主节点发生的修改指令记录到buffer中,可能发生覆盖,则从节点无法直接通过指令流来不同,这个时候就该--快照同步登场了。


    buffer.png
  • 快照同步
    主节点进行依稀bgsave,将内存的数据全部快照到磁盘文件中(dump.rpd),然后再将快照文件同步给从节点。从节点接收到快照文件完毕后,先将本地的数据清空,再全量加载快照文件,加载完毕后再进行增量同步。
    根据上述描述,有种极端场景会发生,快照同步中,主节点的buffer还在不停的往前移动,如果同步快照的时间较长而这时buffer满了,就发生了覆盖,这样就会导致快照同步完毕后无法进行增量同步。则需再次发起同步快照。

    快照同步.png

    所以务必配置合适大小的buffer参数,避免快照复制死循环
    buffer配置:repl-backlog-size

增加从节点

当从节点加入集群后,必须先同步一下快照,然后再增量同步。

小结

主从复制不是必需品,如果只是拿来做缓存,也就不需要从节点做备份,挂掉了重启即可。但是使用到了Redis的持久化功能,必须严谨对待主从复制,它是系统数据安全的基础。

扩展下,单机、单节点、单实例存在什么问题?
答:1,单点故障; 2,容量有限; 3,压力;
主从复制解决了上述什么问题?
答:单点故障
其他的问题,如何应对?
答:看后续... hehe

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