微服务学习笔记--高级篇--(Redis主从)

Redis主从

搭建主从架构
主从数据同步原理

搭建主从架构

单节点Redis的并发能力是有上限的，要进一步提高Redis的并发能力，就需要搭建主从集群，实现读写分离。

搭建主从架构

1.1集群结构

共包含三个节点，一个主节点，两个从节点。

在同一台虚拟机中开启3个redis实例，模拟主从集群，信息如下：

IP	PORT	角色
192.168.150.101	7001	master
192.168.150.101	7002	slave
192.168.150.101	7003	slave

1.2准备实例和配置

要在同一台虚拟机开启3个实例，必须准备三份不同的配置文件和目录，配置文件所在目录也就是工作目录。

1）创建目录
创建三个文件夹，名字分别叫7001、7002、7003

# 进入/tmp目录
cd /tmp
# 创建目录
mkdir 7001 7002 7003

2）恢复原始配置

修改redis-6.2.4/redis.conf，将其中的持久化模式改为默认的RDB模式，AOF保持关闭状态。

# 关闭RDB
save 3600 1
save 300 100
save 60 10000

#关闭AOF
appendonly no

3）拷贝配置文件到每个实例目录

然后将redis-6.2.4/redis.conf文件拷贝到三个目录中(在/tmp目录执行下列命令)

# 方式一：逐个拷贝
cp redis-6.2.4/redis.conf 7001
cp redis-6.2.4/redis.conf 7002
cp redis-6.2.4/redis.conf 7003
# 方式二：管道组合命令，一键拷贝
echo 7001 7002 7003 | xargs -t -a 1 cp redis-6.2.4/redis.conf

4）修改每个实例的端口、工作目录
修改每个文件夹内的配置文件，将端口分别修改为7001、7002、7003，将rdb文件保存位置都修改为自己所在目录(在/tmp目录执行下列命令)：

sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7001\//g' 7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7002\//g' 7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7003\//g' 7003/redis.conf

5）修改每个实例的声明IP
虚拟机本身有多个IP，为了避免混乱，需要在redis.conf文件中指定每一个实例的绑定ip信息，格式如下：

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# redis实例的声明 IP
replica-announce-ip 192.168.150.101

每一个目录都要改，我们一键完成修改(在/tmp目录执行下列命令)：

# 逐一执行
sed -i -e 's/6379/7001/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7001\//g' 7001/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7002/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7002\//g' 7002/redis.conf
sed -i -e 's/6379/7003/g' -e 's/dir .\//dir \/tmp\/7003\//g' 7003/redis.conf

# 或者一键修改
printf '%s\n' 7001 7002 7003 | xargs -I() -t sed -i 'la replica-announce-ip 192.168.150.101' ()/redis.conf

1.3启动

为了方便查看日志，我们打开3个ssh窗口，分别启动3个redis实例，启动命令：

# 第1个
redis-server 7001/redis.conf
# 第2个
redis-server 7002/redis.conf
# 第3个
redis-server 7003/redis.conf

1.4 开启主从关系

现在三个实例还没有任何关系，需配置主从可以使用replicaof或者slaveof(5.0以前)命令。

有临时和永久两种模式：

修改配置文件(永久生效)：在redis.conf中添加一行配置：slaveof
使用redis-cli客户端连接到redis服务，执行slaveof命令(重启后失效)：

slaveof <masterip> <masterport>

注意：在5.0以后新增命令replicaof,与slaveof效果一致。

这里为了演示方便，使用方式二：
通过redis-cli命令连接7002，执行下面命令：

# 连接7002
redis-cli -p 7002
# 执行slaveof
slaveof 192.168.150.101 7001

通过redis-cli命令连接7003，执行下面命令：

# 连接7003
redis-cli -p 7003
# 执行slaveof
slaveof 192.168.150.101 7001

数据同步原理

主从第一次同步是全量同步

第一阶段：
slave：1.0.执行replicaof命令，建立连接
slave：1.1.请求数据同步
master：1.2.判断是否是第一次同步
master：1.3.是第一次，返回master的数据版本信息
slave：1.4.保存版本信息

第二阶段：
master：2.1执行bgsave，生成RDB
master：2.1.1记录RDB期间的所有命令
master：2.2.发送RDB文件
slave：2.3.清空本地数据，加载RDB文件

第三阶段：
master：3.1.发送repl_baklog中的命令
slave：3.2.执行接受到的命令

master如何判断slave是不是第一次来同步数据？这里会用到两个很重要的概念：

Replication id：简称replid，是数据集的标记，id一致则说明是同一数据集。每一个master都有唯一的replid，slave则会继承master节点的replid
offset：偏移量，随着记录在repl_baklog中的数据增多而逐渐增大。slave完成同步时也会记录当前同步的offset。如果slave的offset小于master的offset，说明slave数据落后于master，需要更新。

因此slave做数据同步，必须向master声明自己的Replication id和offset，master才可以判断到底需要同步哪些数据

总结

简述全量同步的流程？

slave节点请求增量同步
master节点判断replid，发现不一致，拒绝增量同步
master将完整内存数据生成RDB，发送RDB到slave
slave清空本地数据，加载master的RDB
master将RDB期间的命令记录在repl_baklog，并持续将log中的命令发送给slave
slave执行接收到的命令，保持与master之间的同步

主从第一次同步是全量同步,但如果slave重启后同步，则执行增量同步

注意:repl_baklog大小有上限，写满后会覆盖最早的数据。如果slave断开时间过久，导致数据被覆盖，则无法实现增量同步，只能再次全量同步。

可以从以下几个方面来优化Redis主从集群：

在master中配置repl-diskless-sync yes启用无磁盘复制，避免全量同步时的磁盘IO。
Redis单节点上的内存占用不要太大，减少RDB导致的过多磁盘IO
适当提高repl_baklog的大小，发现slave宕机时尽快实现故障恢复，尽可能避免全量同步
限制一个master上的slave节点数量，如果实在太多slave，则可以采用主-从-从链式结构，减少master压力

总结：

简述全量同步和增量同步区别？

全量同步：master将完整内存数据生成RDB，发送RDB到slave。后续命令则记录在repl_baklog，逐个发送给slave
增量同步：slave提交自己的offset到master，master获取repl_baklog中从offset之后的命令给slave

什么时候执行全量同步？

slave节点第一次连接master节点时
slave节点断开时间太久，repl_baklog中的offset已经被覆盖时

什么时候执行增量同步？

slave节点断开又恢复，并且在repl_baklog中能找到offset时