Redis 复制过程详解 (2)

全量同步过程中不仅会消耗大量时间,还会进行多次持久化相关操作和网络数据传输,这期间会大量消耗主从节点所在服务器的 CPU、内存和网络资源。所以,除了第一次复制是采用全量同步无法避免,其他场景应该规避全量复制,采取部分同步功能。

部分同步

部分复制主要是 Redis 针对全量复制的过高开销做出的一种优化措施,使用 psync {runId} {offset} 命令实现。当从节点正在复制主节点时,如果出现网络闪断或者命令丢失等异常情况时,从节点会向主节点要求补发丢失的命令数据,如果主节点的复制积压缓冲区存在这部分数据则直接发送给从节点,这样就保证了主从节点复制的一致性。补发的这部分数据一般远远小于全量数据,所以开销很小。

Redis 复制过程详解

1) 当主从节点之间网络出现中断时,如果超过了 repl-timeout 时间,主节点会认为从节点故障并中断复制连接。

2) 主从连接中断期间主节点依然响应命令,但因复制连接中断命令无法发送给从节点,不过主节点内部存在复制积压缓冲区( repl-backlog-buffer ),依然可以保存最近一段时间的写命令数据,默认最大缓存 1MB。

3) 当主从节点网络恢复后,从节点会再次连上主节点。

4) 当主从连接恢复后,由于从节点之前保存了自身已复制的偏移量和主节点的运行ID。因此会把它们作为 psync 参数发送给主节点,要求进行补发复制操作。

5) 主节点接到 psync 命令后首先核对参数 runId 是否与自身一致,如果一致,说明之前复制的是当前主节点;之后根据参数 offset 在自身复制积压缓冲区查找,如果偏移量之后的数据存在缓冲区中,则对从节点发送 +CONTINUE 响应,表示可以进行部分复制。

6) 主节点根据偏移量把复制积压缓冲区里的数据发送给从节点,保证主从复制进入正常状态。

心跳检测

主从节点在建立复制后,它们之间维护着长连接并彼此发送心跳命令,如下图所示。

主从心跳判断机制如下所示:

1) 主从节点彼此都有心跳检测机制,各自模拟成对方的客户端进行通信,通过 client list 命令查看复制相关客户端信息,主节点的连接状态为 flags=M,从节点连接状态为 flags=S。

2) 主节点默认每隔 10 秒对从节点发送 ping 命令,判断从节点的存活性和连接状态。可以通过参数 repl-ping-slave-period 控制发送频率。

3) 从节点在主线程中每隔 1 秒发送 replconf ack { offset } 命令,给主节点上报自己当前的复制偏移量。

replconf 命令不仅能实时监测主从节点网络状态,还能上报从节点复制偏移量。主节点会根据从节点上传的偏移量检查复制数据是否丢失,如果从节点数据丢失,再从主节点的复制缓存区中拉取丢失的数据发送给该从节点。

异步复制和命令传播

主节点不但负责数据读写,还负责把写命令同步给从节点。写命令的发送过程是异步完成,也就是说主节点自身处理完写命令后直接返回给客户端,并不等待从节点复制完成。

Redis 复制过程详解

这个异步过程由命令传播来处理,它不仅会将写命令发送给所有从服务器,还会将写命令入队到复制积压缓冲区里边。

后记

Redis 复制过程详解

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