redis主从复制与哨兵模式

淩亂°似流年 2022-03-01 13:40 300阅读 0赞

一个Redis服务可以有多个复制品，这个Redis服务称为Master，其它复制品称为Slaves；Master会一直将自己的数据更新同步到Slaves，保持主从一致。

## 1. 主从配置 ##

有两种方式可以配置redis的主从复制，一是在启动时，二是在启动后：

①在服务启动时，就指定它为一个从服务器（这种配置方式是临时的）

命令：redis-server --slaveof <master-ip> <master-port>

![20190322174632662.png][]

或者，配置redis.conf文件，开启slaveof配置（这种配置方式是永久的）

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②在服务启动后，将它的状态由master改为slave，命令：

127.0.0.1:6380> slaveof 127.0.0.1 6379，将服务器状态转换成slave

127.0.0.1:6380> slaveof no one，将服务器状态重新转换成master

（这种方式也是临时的，在服务器关闭以后，就不在生效）

**其它配置：**

1、如果master服务器开启了身份认证，即配置了**requirepass**属性（比如requirepass root）表示连接到master服务器需要密码root；则slave服务器需要配置**masterauth**属性（即：masterauth root）否则master会拒绝slave的连接。

2、slave服务器在一般情况下，都要配置成只读模式，即配置**slave-read-only**属性（即：slave-read-only no，从redis2.6开始此项就默认为no）。这样master就负责写，其它从服务器slave就负责读。如果slave也可以写，它并不会把自己的数据同步到master上，导致主从数据不一致。

## 2.主从拓扑 ##

**redis****有3****种主从服务器的搭建拓扑：**

①一主一从，用于master故障转移slave。使用场景：master的“写”命令频繁并且需要持久化，可以只在slave开启AOF（master就不需要开启），既可以保证数据安全性，也避免持久化对master的影响。

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②一主多从，适用于“读”命令较多的场景，配置多个slave来分担master的读压力，但是，slave越多，master同步数据到slave的次数也会增多，可能会影响带宽

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5bTU0MjU2OTE5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

③树状主从，用来解决第②种一主多从的问题（master同步数据到slave的压力过大），master同步修改的命令给从节点B，再由从节点B把修改命令同步给C和E。这种拓扑的配置步骤：

①配置主服务器master-A；

②配置从服务器slave-B，它的主服务器是master-A；

③配置从服务器slave-C，**它的主服务器是****slave-B**（说白了，就是从服务器是另一个从服务器的“主服务器”）这样master-A就不用直接把数据同步给slave-C，A只需要把数据同步给B，再由B同步给C，减轻主服务器master-A的数据同步压力！

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## 3.主从同步策略 ##

当将一个redis服务配置为另一个redis服务的从服务器时，为了保证主从数据同步，从服务器需要复制主服务器的数据。这个过程有两种情况：一种是刚刚配置主从关系时，此时的复制操作称为“**全量同步**”；另一种是主从配置以后，主服务器的修改都会同步到从服务器上，此时的复制操作称为“**增量同步**”

### 3.1 全量同步 ###

全量同步发生在主从复制刚配置好的阶段，此时主服务器上的数据需要全部同步到从服务器上，会发生以下步骤：

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①slave连接到master上，并发送SYNC命令

②master收到SYNC命令后，执行BGSAVE生成RDB快照，在快照生成后，master向所有slave发送RDB快照，并且master还会缓冲区记录期间的写命令

③slave收到RDB快照，清空自己的数据库，载入RDB快照

④master发送完快照后，开始发送②步记录在缓冲区的写命令

⑤slave接收并执行master的写命令。至此，主从数据基本同步

### 3.2 增量同步 ###

经过全量同步后，主从服务器的数据基本一致，但主服务器master的数据并不是一成不变的。当执行写命令后，master会把这条命令发送给slave，slave接收并执行这条写命令，继续保持主从数据一致，这个过程就是增量同步。

## 4.主从同步原理 ##

当主从服务器在执行数据同步时，redis2.8版本之前，从服务器是发送SYNC命令给主服务器；而当redis2.8起，从服务器是发送PSYNC命令给主服务器。

### 4.1 SYNC ###

SYNC命令是非常消耗性能的，redis服务器每次执行SYNC命令，都要先生成RDB文件，再发送给从服务器，然后从服务器再来执行这个RDB文件，整个过程不仅消耗主服务器的CPU和网络资源，且从服务器在载入RDB文件时，也会因为阻塞而不能处理请求。但问题远没有那么简单，SYNC命令被抛弃的原因是：当master和slave在增量同步时，由于各种原因slave断开连接，然后slave会一直自动重连master，一段时间后，主从服务器恢复连接，但是此时的主从数据已经不同步了，slave会发送SYNC命令重新请求同步数据。但其实slave缺失的仅仅是master掉线期间更新的数据，但是却要同步master所有的数据，相当于重新执行一遍SYNC，这是十分低效且浪费资源的

### 4.2 PSYNC ###

redis为了解决SYNC效率低的问题，开始在2.8版本以后，使用PSYNC代替SYNC命令。PSNYC命令具有“**完整重同步**”和“**部分重同步**”两种模式，“完整重同步”适用于全量同步，这一点与SYNC命令一样；“部分重同步”则专门用于处理主从服务器断开连接后重同步的情况，把断线期间，master执行的命令同步到slave上。那么master在收到PSYNC命令后是怎么判断要对slave使用“完整重同步”还是“部分重同步”？这就涉及到PSYNC命令的原理，PSYNC的部分重同步模式由以下3个部分组成：

①主、从服务器各自的**复制偏移量**

②主服务器的**复制积压缓冲区**

③服务器的**运行****ID**

### **4.2.1 复制偏移量** ###

master和slave都各自维护一个复制偏移量，master每次同步给slave服务器N个字节的数据时，就把自己的复制偏移量+N；同理，slave接收到master服务器的N个字节的数据，就把自己的复制偏移量+N；通过这个复制偏移量，就可以知道主从服务器之间是否处于数据一致状态。

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### **4.2.2 复制积压缓冲区** ###

复制积压缓冲区是由master维护的一个固定长度的先进先出队列，默认为1MB。当复制积压缓冲区满的时候，仍有新元素进来，则最先入队的元素会被弹出，而新元素被放到队尾。master在进行数据同步时，不仅会把命令发送给从服务器，还会把命令保存到复制积压缓冲区里，且复制积压缓冲区会把命令的每个字节记录相应的复制偏移量：

![20190322175057569.png][]

所以当slave重新连接上master时，会将自己的复制偏移量通过PSYNC发送给master。master判断：若slave发过来的复制偏移量+1后的数据仍在复制积压缓冲区内，就执行“部分重同步”操作，反之执行“完整重同步”。由此可见，复制积压缓冲区是非常重要的，设置太大和太小都不能发挥PSYNC的正常功能。一般是根据公式：

**缓冲区大小 = second \* write\_size\_per\_second**

second：从服务器断线后重新连接上主服务器所需的平均时间（以秒计算）

write\_size\_per\_second：是主服务器平均每秒产生的写命令数据量（协议格式的写命令的长度总和）；

**例如：**

如果主服务器平均每秒产生1 MB的写数据，而从服务器断线之后平均要5秒才能重新连接上主服务器，那么复制积压缓冲区的大小就不能低于5MB！

### 4.2.3 服务运行ID ###

每个redis服务器，不论是master还是slave，都会有自己的运行ID，该ID会在服务启动时自动生成，为40个随机的十六进制字符。除了复制偏移量和复制积压缓冲区，要实现PSYNC命令的“部分重同步”还需要用到这个服务运行ID。

当主从服务器第一次交互，即全量同步时，master会把自己的运行ID发送给slave，slave保存该运行ID；当slave掉线重连，需要重新更新数据，slave会通过PSYNC命令将之前保存的master运行ID一并发送给当前重连的master；若master发现这个运行ID跟自己的运行ID一样，它就会对slave执行“部分重同步”操作（当然还需要判断复制偏移量和复制积压缓冲区的情况）；否则，一旦slave发送的运行ID跟自己的运行ID不一样，说明slave之前连接的主服务器不是自己，那么它就会对slave执行“完整重同步”操作。

**个人理解：**服务运行ID的判断优先于复制偏移量和复制积压缓冲区！

## 5.哨兵模式 ##

单单的主从复制，在发生故障时，没有办法自行故障转移。所以，在实际生产运用中，主从复制往往和哨兵模式结合在一起，使用哨兵模式Sentinel管理多个redis服务实例。Redis Sentinel是一个分布式系统，可以在一个架构中运行多个Sentinel进程，编译后产生redis-sentinel程序文件。

### 5.1 sentinel工作流程 ###

一个Sentinel可以监控多个master以及它们对应的slave，如下图所示：

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哨兵Sentinel是分布式架构，是为了防止当Sentinel服务器宕机而使整个监控系统崩溃。监控同一个Master的Sentinel会自动连接，组成一个分布式的Sentinel网络，相互通信并且交换彼此对Master的监控信息，如下图所示：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3N5bTU0MjU2OTE5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 7][]

**工作过程：**

Sentinel会不断检查Master和它的slave是否正常，当一个Sentinel监控到有个服务器下线(出故障了)，它会向哨兵网络的其他Sentinel进行确认，判断该服务器是否真的下线(出故障了)；如果下线的服务器是master服务器，Sentinel网络会对下线master服务器进行自动故障转移：将该master服务器旗下的某个slave服务器提升为新的master服务器，并且在其他slave服务器中设置新的master服务器。(若下线的服务器重新上线，它将变为slave服务器，请求复制新选举的master)

**注意：**Sentinel在选举新的slave节点为master节点时，会修改所有相关节点的配置文件redis.conf，包括哨兵自己的配置文件sentinel.conf

### 5.2 配置sentinel.conf ###

启动一个哨兵Sentinel需要sentibel.conf，该配置文件可以在redis的源码包找到。当启动了多个哨兵sentinel，监听相同master的sentinel就会自动组成一个哨兵网络。一个哨兵网络内的sentinel，它们的配置文件

sentibel.conf，除了端口号不一样外，其它属性基本一致。

**常用属性配置：**

// Sentinel节点启动时占用的端口(默认是26379)

// dir是sentinel节点的工作目录

// logfile是sentinel节点的日志记录文件名

port 26379

dir /var/redis/data/

logfile "26379.log"

// 当前Sentinel节点监控 127.0.0.1:6379 这个主节点(即master)

// mymaster是主节点的别名，后面的配置就可以使用这个别名

// 2代表判断主节点故障，至少需要2个Sentinel节点认可

sentinel monitor mymaster 127.0.0.1 6379 2

(注：这边为什么只需要配置master服务器即可？因为slave服务器的信息可以从master服务器拿到)

//每个Sentinel节点都要定期PING命令来判断Redis数据节点和其余//Sentinel节点是否可达，如果超过30000毫秒且没有回复，则判定不可达

sentinel down-after-milliseconds mymaster 30000

//当Sentinel节点集合对主节点故障判定达成一致时，Sentinel领导者节点//会做故障转移操作，选出新的主节点。原来的从节点会向新的主节点发起复制//操作，限制每次向新的主节点发起复制操作的从节点个数为1

sentinel parallel-syncs mymaster 1

//故障转移超时时间为180000毫秒

sentinel failover-timeout mymaster 180000

//如果redis服务节点配置了认证，则Sentinel需要配置认证密码，不然它//连接不上该服务节点，更谈不上监控了

//mymaster是配置监控节点时设置的别名，root是redis服务节点的密码

sentinel auth-pass mymaster root

### 5.3 启动sentinel ###

配置好sentinel.conf以后，就可以启动一个哨兵实例，有两种方式启动：

**①使用redis-server****启动**

命令：redis-server <sentinel.conf路径> --sentinel

例子：redis-server /usr/redis/sentinel.conf –-sentinel

**②使用redis-sentinel****启动**

将redis源码包/src/redis-sentinel程序文件拷贝到redis安装包的bin目录下（如果bin目录已经有redis-sentinel，这一步就可以省略了）。

命令：redis-sentinel < sentinel.conf路径>

例子：redis-sentinel /usr/redis/sentinel.conf

启动并且监听成功的信息：

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