redis全量复制与部分复制

  • 全量复制:用于初次复制或其它无法进行部分复制的情况,将主节点中的所有数据都发送给从节点,是一个非常重型的操作,当数据量较大时,会对主从节点和网络造成很大的开销
  • 部分复制:用于处理在主从复制中因网络闪断等原因造成的数据丢失场景,当从节点再次连上主节点后,如果条件允许,主节点会补发丢失数据给从节点。因为补发的数据远远小于全量数据,可以有效避免全量复制的过高开销,需要注意的是,如果网络中断时间过长,造成主节点没有能够完整地保存中断期间执行的写命令,则无法进行部分复制,仍使用全量复制

复制偏移量

参与复制的主从节点都会维护自身复制偏移量。主节点(master)在处理完写入命令后,会把命令的字节长度做累加记录,统计信息在 info relication 中的 master_repl_offset 指标中:

127.0.0.1:6379> info replication

image.png

从节点(slave)每秒钟上报自身的复制偏移量给主节点,因此主节点也会保存从节点的复制偏移量,统计指标如下:

image.png

从节点在接收到主节点发送的命令后,也会累加记录自身的偏移量。统计信息在 info relication 中的 slave_repl_offset 中

复制积压缓冲区
复制积压缓冲区是保存在主节点上的一个固定长度的队列,默认大小为1MB,当主节点有连接的从节点(slave)时被创建,这时主节点(master)响应写命令时,不但会把命令发送给从节点,还会写入复制积压缓冲区。

image.png

在命令传播阶段,主节点除了将写命令发送给从节点,还会发送一份给复制积压缓冲区,作为写命令的备份;除了存储写命令,复制积压缓冲区中还存储了其中的每个字节对应的复制偏移量(offset) 。由于复制积压缓冲区定长且先进先出,所以它保存的是主节点最近执行的写命令;时间较早的写命令会被挤出缓冲区。

Redis全量复制
1、Redis 内部会发出一个同步命令,刚开始是 Psync 命令,Psync ? -1表示要求 master 主机同步数据
2、主机会向从机发送 runid 和 offset,因为 slave 并没有对应的 offset,所以是全量复制
3、从机 slave 会保存 主机master 的基本信息 save masterInfo
4、主节点收到全量复制的命令后,执行bgsave(异步执行),在后台生成RDB文件(快照),并使用一个缓冲区(称为复制缓冲区)记录从现在开始执行的所有写命令
5、主机send RDB 发送 RDB 文件给从机
6、发送缓冲区数据
7、刷新旧的数据,从节点在载入主节点的数据之前要先将老数据清除
8、加载 RDB 文件将数据库状态更新至主节点执行bgsave时的数据库状态和缓冲区数据的加载。

全量复制开销,主要有以下几项。
bgsave 时间
RDB 文件网络传输时间
从节点清空数据的时间
从节点加载 RDB 的时间

部分复制

部分复制是 Redis 2.8 以后出现的,之所以要加入部分复制,是因为全量复制会产生很多问题,比如像上面的时间开销大、无法隔离等问题, Redis 希望能够在 master 出现抖动(相当于断开连接)的时候,可以有一些机制将复制的损失降低到最低

1、如果网络抖动(连接断开 connection lost)
2、主机master 还是会写 replbackbuffer(复制缓冲区)
3、从机slave 会继续尝试连接主机
4、从机slave 会把自己当前 runid 和偏移量传输给主机 master,并且执行 pysnc 命令同步
5、如果 master 发现你的偏移量是在缓冲区的范围内,就会返回 continue 命令
同步了 offset 的部分数据,所以部分复制的基础就是偏移量 offset。

注意:
正常情况下redis是如何决定是全量复制还是部分复制?
从节点将offset发送给主节点后,主节点根据offset和缓冲区大小决定能否执行部分复制:
1.如果offset偏移量之后的数据,仍然都在复制积压缓冲区里,则执行部分复制;
2.如果offset偏移量之后的数据已不在复制积压缓冲区中(数据已被挤出),则执行全量复制。

服务器运行ID(runid)
每个Redis节点(无论主从),在启动时都会自动生成一个随机ID(每次启动都不一样),由40个随机的十六进制字符组成;runid用来唯一识别一个Redis节点。 通过info server命令,可以查看节点的runid。

主从节点初次复制时,主节点将自己的runid发送给从节点,从节点将这个runid保存起来;当断线重连时,从节点会将这个runid发送给主节点;主节点根据runid判断能否进行部分复制:
如果从节点保存的runid与主节点现在的runid相同,说明主从节点之前同步过,主节点会继续尝试使用部分复制(到底能不能部分复制还要看offset和复制积压缓冲区的情况)
如果从节点保存的runid与主节点现在的runid不同,说明从节点在断线前同步的Redis节点并不是当前的主节点,只能进行全量复制。

缓冲区大小调节:
由于缓冲区长度固定且有限,因此可以备份的写命令也有限,当主从节点offset的差距过大超过缓冲区长度时,将无法执行部分复制,只能执行全量复制。反过来说,为了提高网络中断时部分复制执行的概率,可以根据需要增大复制积压缓冲区的大小(通过配置repl-backlog-size)来设置;例如如果网络中断的平均时间是60s,而主节点平均每秒产生的写命令(特定协议格式)所占的字节数为100KB,则复制积压缓冲区的平均需求为6MB,保险起见,可以设置为12MB,来保证绝大多数断线情况都可以使用部分复制。

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