Redis 数据同步机制

Redis的主从同步机制可以确保redis的master和slave之间的数据同步。Redis在2.8及以上版本使用psync命令完成主从数据同步。同步方式包括：全量复制和增量复制

1. 同步机制

• 全量复制

全量复制

1. slave第一次启动时，连接Master，发送PSYNC命令，格式为psync {runId} {offset}

• {runId} 为master的运行id；{offset}为slave自己的复制偏移量

• 由于此时是slave第一次连接master，slave不知道master的runId，也不知道自己偏移量，这时候会传一个问号和-1，告诉master节点是第一次同步。格式为psync ? -1

1. 当master接收到psync ? -1时，就知道slave是要全量复制，就会将自己的runId和offset告知slave，回复命令+fullresync {runId} {offset}。同时，master会执行bgsave命令来生成RDB文件，并使用缓冲区记录此后的所有写命令

• slave接受到master的回复命令后，会保存master的runId和offset

• slave此时处于同步状态，如果此时收到请求，当配置参数slave-server-stale-data yes时，会响应当前请求，no则返回错误。

1. master bgsave执行完毕，向Slave发送RDB文件，同时继续缓冲此期间的写命令。RDB文件发送完毕后，开始向Slave发送存储在缓冲区的写命令

2. slave收到RDB文件，丢弃所有旧数据，开始载入RDB文件；并执行Master发来的所有的存储在缓冲区里的写命令。

3. 此后 master 每执行一个写命令，就向Slave发送相同的写命令。

• 增量复制

1. 如果出现网络闪断或者命令丢失等异常情况时，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。因此会把它们当作psync参数发送给主节点，要求进行部分复制操作，格式为psync {runId} {offset}

2. 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；否则进行全量复制。

3. 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

2. 注意事项

• 复制超时

对于数据量较大的主节点，比如生成的RDB文件超过6GB以上时要格外小心。传输文件这一步操作非常耗时，速度取决于主从节点之间网络带宽，通过细致分析Full resync和MASTERSLAVE这两行日志的时间差，可以算出RDB文件从创建到传输完毕消耗的总时间。如果总时间超过repl-timeout所配置的值（默认60秒）,从节点将放弃接受RDB文件并清理已经下载的临时文件，导致全量复制失败。

针对数据量较大的节点，建议调大repl-timeout参数防止出现全量同步数据超时。

例如对于千兆网卡的机器，网卡带宽理论峰值大约每秒传输100MB，在不考虑其他进程消耗带宽的情况下，6GB的RDB文件至少需要60秒传输时间，默认配置下，极易出现主从数据同步超时。

• 复制积压缓冲区溢出

slave节点从开始接收RDB文件到接收完成期间，主节点仍然响应读写命令，因此主节点会把这期间写入命令保存在复制积压缓冲区内，当从节点加载完RDB文件后，主节点再把缓冲区内的数据发送给从节点，保证主从之间数据一致性。

果主节点创建和传输RDB的时间过长，对于高流量写入场景非常容易造成主节点复制客户端缓冲区溢出。默认配置为client-output-buffer-limit slave 256MB 64MB 60，如果60秒内缓冲区消耗持续大于64MB或者直接超过256MB时，主节点将直接关闭复制客户端连接，造成全量同步失败。

因此，运维人员需要根据主节点数据量和写命令并发量调整client-output-buffer-limit slave配置，避免全量复制期间客户端缓冲区溢出。对于主节点，当发送完所有的数据后就认为全量复制完成，打印成功日志：Synchronization with slave127.0.0.1：6380 succeeded

• slave全量同步时的响应问题

slave节点接收完主节点传送来的全部数据后会清空自身旧数据，执行flash old data，然后加载RDB文件。对于较大的RDB文件，这一步操作依然比较耗时。

对于线上做读写分离的场景，从节点也负责响应读命令,如果slave节点正出于全量复制阶段，那么slave节点在响应读命令可能拿到过期或错误的数据。对于这种场景，Redis复制提供了slave-server-stale-data yes参数，默认开启状态。如果开启则slave节点依然响应所有命令。对于无法容忍不一致的应用场景可以设置no来关闭命令执行，此时从节点除了info和slaveof命令之外所有的命令只返回SYNC with master in progress信息

3. 解释

• 节点运行IDrunId

1. 每个Redis节点启动后都会动态分配一个40位的十六进制字符串作为运行ID。运行ID的主要作用是用来唯一识别Redis节点，比如从节点保存主节点的运行ID识别自己正在复制的是哪个主节点。

2. 如果只使用ip+port的方式识别主节点，那么主节点重启变更了整体数据集（如替换RDB/AOF文件），从节点再基于偏移量复制数据将是不安全的，因此当运行ID变化后从节点将做全量复制。

3. 可以运行info server命令查看当前节点的运行ID

• 复制偏移量offset

1. 参与复制的主从节点都会维护自身复制偏移量。

2. 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

3. 从节点（slave）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指标中

4. 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,

• 复制积压缓冲区

1. 存在于主节点（master），默认大小为1MB，可以通过参数rel_backlog_size来修改默认大小

2. 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。当从节点（slave）连接主节点时被创建，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。

3. 由于缓冲区本质上是先进先出的定长队列，所以能实现保存最近已复制数据的功能，用于部分复制和复制命令丢失的数据补救。复制缓冲区相关统计信息保存在主节点的info replication中。

作者：heichong
链接：https://www.jianshu.com/p/41254dc5cb38