Redis主从模式下过期数据和数据不一致

1. Redis删除策略

1.1. 惰性删除

数据到达过期时间,并不做处理,而是等下次访问该数据时,先判断该数据是否过期,未过期,返回数据 ;发现已过期,删除该数据,返回不存在。 这种方式虽然节约 CPU 性能,发现必须删除的时候才删除。但是对内存压力很大,会出现长期占用内存的数据。

1.2. 定时删除

通过定时器,当 key 设置有过期时间,且过期时间到达时,由定时器任务立即执行对键的删除操作,虽然节约内存,到时即删除,快速释放不必要的内存,但是给 CPU 带来压力很大,均会占据 CPU ,如果遇到高峰期,会对响应 和 指令吞吐量有影响。

1.3. 内存淘汰机制

Redis 提供 6 种内存淘汰机制:

  • volatitle-lru:least recently used,从设置已过期时间的数据集中,挑选最近使用最少的数据淘汰。
  • volatitle-ttl:从设置已过期时间的数据集中挑选即将要过期数据淘汰。
  • volatitle-random:从设置已过期时间的数据集中随机任意选择数据淘汰。
  • allkeys-lru:当内存不足在键空间中,移除最近最少使用的 key。
  • allkeys-random:当内存不足在键空间中,随机任意选择数据淘汰。
  • no-eviction:禁止驱除数据,内存不足,禁止新数据写入,对新写入的操作会报错。<极端方式,真实场景下,这种策略不值得推荐>

在 4.0 后增加了两种模式:

  • volatitle-lfu(least frequently used):从设置已过期时间的数据集中移除最不经常使用的数据淘汰。
  • allkeys-lfu(least frequently used):当内存不足在键空间中,移除最不经常使用的数据淘汰。

2. 过期数据

20211115154057

有这样一种场景,应用1 向主节点写数据,并且设置失效时间。

2.1. 读取 Master

应用数据已经过期,主库的惰性删除会发生作用,主动对该数据进行删除操作,保证 客户端应用不会拿到过期的数据。

2.2. 读取 Slave

如果 读取的是 Slave 库,则有可能会拿到过期数据,一般造成这样原因有两个。

2.2.1. 版本过低

这样的场景由于 Redis 控制不住过期数据被客户端应用误读,形成数据不安全。但是 Redis 从 3.2 版本后,对此类场景的数据问题做过滤,并且返回空值。所以 如果有应用此场景,需要对 Redis 进行升级操作。

2.2.2. 过期时间设置

与过期时间设置方式有关系,一般我们采用 EXPIREPEXPIRE,都表示从执行命令那个时刻即 开始时间 开始,往后延长 ttl 时间,严重依赖于 开始时间 从什么时候算起。

20211115155642

上图描述的过程大致如下:

  • Master 在 t1 时刻写入一个带过期时间的数据,数据的有效期一直到 t3
  • 由于网络波动或者所在服务器自身执行问题,Slave 实际执行开始时间为 t2,数据有效期一直到 t5。
  • 如果客户端应用在 t3 至 t4 时间段内访问,则可能获取到过期时间。

一般此种场景解决方案就是要求 主从节点服务器NTP时间服务保持时钟同步

3. 主从不一致

20211115161513

上图描述的过程大致如下:

  • T1 时间点,主库将主键 key1 的内容改为 100,此时通过主从异步同步,从库中的 key1 会拿到该数据
  • T2 时间点,主库将主键 key1 的内容改为 200,此时由于主从之间的网络问题,或者服务器正在处理 pipline 批处理操作,无法及时同步执行。

针对上述问题,我们建议针对 Redis 部署有如下要求:

  • 主从服务器尽量部署在同一个机房,并保持服务器间的网络良好通畅
  • 监控主从库间的同步进度,通过 info replication 命令 ,查看主库接收写命令的进度信息(master_repl_offset),从库的复制写命令的进度信息(slave_repl_offset
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