Redis主备复制原理

半兽人 发表于: 2016-08-29   最后更新时间: 2016-08-29  
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redis主备复制原理

第一次:Slave向Master同步的步骤是:

  1. 无论是初次连接还是重新连接,当建立一个从服务器时,从服务器都将向主服务器发送一个SYNC命令。
  2. 接到SYNC 命令的主服务器将开始执行BGSAVE,并在保存操作执行期间,将所有新执行的写入命令都保存到一个缓冲区里面。
  3. 当BGSAVE 执行完毕后,主服务器将执行保存操作所得的.rdb 文件发送给从服务器
  4. 从服务器接收这个.rdb 文件,并将文件中的数据载入到内存中。
  5. 主服务器会以Redis命令协议的格式,将写命令缓冲区中积累的所有内容都发送给从服务器。

上面的这5步是同步的第一阶段, 接下来在Master服务器上调用每一个命令都使用replicationFeedSlaves()来同步到Slave服务器.

需要注意:slave server如果因为网络或其他原因断与master server的连接,当slave server重新连接时,需要重新获取master server的内存快照文件,slave server的数据会自动全部清空,然后再重新建立内存表,这样会让slave server 启动恢复服务比较慢,同时也给master server带来较大压力,可以看出redis的复制没有增量复制的概念,这是redis主从复制的一个主要弊端,在实际环境中,尽量规避中途增加从库。

第二次:以及以后的同步实现是:

Master将变量的快照直接实时依次发送给各个Slave。

但不管什么原因导致Slave和Master断开重连都会重复以上两个步骤的过程。
Redis的主从复制是建立在内存快照的持久化基础上的,只要有Slave就一定会有内存快照发生。

但是,我们可以很明显的看到,RDB有他的不足,就是一旦Redis出现问题,那么我们的RDB文件中保存的数据并不是全新的,从上次RDB文件生成到 Redis停机这段时间的数据全部丢掉了。在某些业务下,这是可以忍受的,我们也推荐这些业务使用RDB的方式进行持久化,因为开启RDB的代价并不高。 但是对于另外一些对数据安全性要求极高的应用,无法容忍数据丢失的应用,RDB就无能为力了,所以Redis引入了另一个重要的持久化机制:AOF日志,稍后分析。

rdb快照原理

Redis支持将当前数据的快照存成一个数据文件的持久化机制,即RDB快照。这种方法是非常好理解的,但是一个持续写入的数据库如何生成快照呢?

Redis借助了fork命令的copy on write机制(私有内存非共享内存)。在生成快照时,将当前进程fork出一个子进程,然后在子进程中循环所有的数据,将数据写成为RDB文件。

我们可以通过Redis的save指令来配置RDB快照生成的时机,比如你可以配置当10分钟以内有100次写入就生成快照,也可以配置当1小时内有1000次写入就生成快照,也可以多个规则一起实施。这些规则的定义就在Redis的配置文件中,你也可以通过Redis的CONFIG SET命令在Redis运行时设置规则,不需要重启Redis。

在redis中配置:

        1、save  900 1          #当900秒内有一条Keys数据被改变时,生成RDB;
        2、save 300  10         #当300秒内有10条Keys数据被改变时,生成RDB;
        3、save 60    10000     #当60秒内有10000条Keys数据被改变时,生成RDB;

AOF日志

AOF日志的全称是append only file,从名字上我们就能看出来,它是一个追加写入的日志文件。与一般数据库的binlog不同的是,AOF文件是可识别的纯文本,它的内容就是一个个 的Redis标准命令。当然,并不是发送到Redis的所有命令都要记录到AOF日志里面,只有那些会导致数据发生修改的命令才会追加到AOF文件。

那么每一条修改数据的命令都生成一条日志,那么AOF文件是不是会很大?

答案是肯定的,AOF文件会越来越大,所以Redis又提供了一个功能,叫做AOF rewrite(使用Redis提供了bgrewriteaof命令就可以)。其功能就是重新生成一份AOF文件,新的AOF文件中一条记录的操作只会有一次,而不像一份老文件那样,可能记录了对同一个值的多次操作。其生成过程和RDB类似,也是fork一个进程,直接遍历数据,写入新的AOF临时文件(这个过程和RDB类似,但是是将数据拆分成一条一条写命令的形式的)。在写入新文件的过程中,所有的写操作日志还是会写到原来老的 AOF文件中,同时还会记录在内存缓冲区中。当重完操作完成后,会将所有缓冲区中的日志一次性写入到临时文件中。然后调用原子性的rename命令用新的 AOF文件取代老的AOF文件。(这样的操作,老的AOF可以恢复内存,如果产生新的AOF,老的就不存在了,可用新的AOF文件恢复内存,这样同时解决了AOF不断增长的问题。)AOF是一个写文件操作,其目的是将操作日志写到磁盘上,所以它也同样会遇到我们上面说的写操作的5个流程。

那么写AOF的操作安全性又有多高呢?

实际上这是可以设置的,在Redis中对AOF调用write(2)写入后,何时再调用fsync将其写到磁盘上,通过appendfsync选项来控制,下面 appendfsync的三个设置项,安全强度逐渐变强。

  1. appendfsync no
    当设置appendfsync为no的时候,Redis不会主动调用fsync去将AOF日志内容同步到磁盘,所以这一切就完全依赖于操作系统的调试了。对大多数Linux操作系统,是每30秒进行一次fsync,将缓冲区中的数据写到磁盘上。

  2. appendfsync everysec
    当设置appendfsync为everysec的时候,Redis会默认每隔一秒进行一次fsync调用,将缓冲区中的数据写到磁盘。但是当这一次的fsync调用时长超过1秒时。Redis会采取延迟fsync的策略,再等一秒钟。也就是在两秒后再进行fsync,这一次的fsync就不管会执行多 长时间都会进行。这时候由于在fsync时文件描述符会被阻塞,所以当前的写操作就会阻塞。

    结论就是,在绝大多数情况下,Redis会每隔一秒进行一 次fsync。在最坏的情况下,两秒钟会进行一次fsync操作。这一操作在大多数数据库系统中被称为group commit,就是组合多次写操作的数据,一次性将日志写到磁盘。

  3. appendfsync always
    置appendfsync为always时,每一次写操作都会调用一次fsync,这时数据是最安全的,当然,由于每次都会执行fsync,所以其性能也会受到影响。

Redis数据恢复:

RDB的启动时间会更短,原因有两个:
一、RDB文件中每一条数据只有一条记录,不会像AOF日志那样可能有一条数据的多次操作记录。所以每条数据只需要写一次就行了。

二、RDB文件的存储格式和Redis数据在内存中的编码格式是一致的,不需要再进行数据编码工作,所以在CPU消耗上要远小于AOF日志的加载。

Redis的Rdb文件

在slave server执行sync命令,请求同步,如下返回rdb文件,为二进制文件,

redis 127.0.0.1:6380> sync

具体文件为redis目录下,如下所示:
screenshot

Redis的AOF文件

默认关闭,打开AOF设置,如下

############################## APPEND ONLY MODE ###############################

# By default Redis asynchronously dumps the dataset on disk. If you can live
# with the idea that the latest records will be lost if something like a crash
# happens this is the preferred way to run Redis. If instead you care a lot
# about your data and don't want to that a single record can get lost you should
# enable the append only mode: when this mode is enabled Redis will append
# every write operation received in the file appendonly.aof. This file will
# be read on startup in order to rebuild the full dataset in memory.
#
# Note that you can have both the async dumps and the append only file if you
# like (you have to comment the "save" statements above to disable the dumps).
# Still if append only mode is enabled Redis will load the data from the
# log file at startup ignoring the dump.rdb file.
#
# IMPORTANT: Check the BGREWRITEAOF to check how to rewrite the append
# log file in background when it gets too big.

appendonly yes

windwos下无法生成,可能兼容性有问题。生成的aof文件与rdb文件在同目录下。







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