在这里插入图片描述

节点的 Redis 并发能力有限,要进一步提高 Redis并发能力,就需要搭建主从集群实现读写分离。

1. 主从集群架构

集群架构

包含三个节点一个节点两个节点
这里我们会在同一台虚拟机开启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

注:192.168.150.101 为redis所在虚拟机或者服务器ip

1.1 准备实例配置

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目录配置文件所在目录也就是工作目录
1)创建目录
我们创建三个文件夹,名字分别叫7001、7002、7003:

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

下图
image.png

2)恢复原始配置
修改redis-6.2.4/redis.conf文件,将其中的持久模式改为默认的RDB模式,AOF保持关闭状态

# 开启RDB
# save ""
save 3600 1
save 300 100
save 60 10000

# 关闭AOF
appendonly no

3)拷贝配置文件每个实例目录
然后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 -n 1 cp redis-6.2.4/redis.conf

4)修改每个实例端口工作目录
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

注意上面的命可能不会改成功!

5)修改每个实例声明IP
虚拟机本身有多个IP,为了避免将来混乱,我们需要在redis.conf文件指定一个实例绑定ip信息,格式如下:

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

每个目录都要改,我们一键完成修改(在/tmp目录执行下列命令):

# 逐一执行
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7001/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7002/redis.conf
sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' 7003/redis.conf

# 或者一键修改
printf '%sn' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t sed -i '1a replica-announce-ip 192.168.150.101' {}/redis.conf

1.2 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

启动后:
image-20210630183914491.png

如果要一键停止,可以运行下面命令

printf '%sn' 7001 7002 7003 | xargs -I{} -t redis-cli -p {} shutdown

1.3 开启主从关系

现在三个实例还没有任何关系,要配置主从可以使用replicaof 或者 slaveof(5.0以前)命令。
有临时和永久两种模式

slaveof <masterip> <masterport>

注意:在5.0以后新增命令replicaof,与salveof效果一致。

这里我们为了演示方便,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

然后连接 7001节点查看集群状态

# 连接 7001
redis-cli -p 7001
# 查看状态
info replication

结果
image.png

1.4 测试

执行下列操作测试

可以发现,只有在7001这个master节点可以执行写操作,7002 和 7003 这两个 slave 节点只能执行读操作


2. 主从同步原理

2.1 全量同步

主从第一次建立连接时,会执行全量同步,将 master 节点的所有数据拷贝给 slave 节点流程
image-20210725152222497.png
这里一个问题,master如何得知salve是第一次来连接呢??
有几个概念可以作为判断依据:

因此slave做数据同步,必须向master声明自己的replication idoffset,master才可以判断到底需要同步哪些数据。
因为slave原本也是一个master,有自己的replidoffset,当第一次变成slave,与master建立连接时,发送的replidoffset是自己的replidoffset
master判断发现slave发送来的replid与自己的不一致,说明这是一个全新的slave,就知道要做全量同步了。
master会将自己的replid和offset发送给这个slave,slave保存这些信息。以后slave的replid就与master一致了。
因此,master判断一个节点是否是一次同步的依据,就是看replid是否一致
如图
image-20210725152700914.png

完整流程描述

2.2 增量同步

全量同步需要先做RDB,然后将RDB文件通过网络传输个slave,成本太高了。因此除了第一次全量同步,其它大多数时候slave与master都是做增量同步
什么是增量同步?就是只更新slave与master存在差异的部分数据。如图
image-20210725153201086.png

那么 master 怎么知道 slave 与自己的数据差异在哪里呢?

repl_backlog原理

master怎么知道slave与自己的数据差异在哪里呢?
这就要说到全量同步时的repl_baklog文件了。
这个文件是一个固定大小数组,只不过数组是环形,也就是说角标到达数组末尾后,会再次从0开始读写,这样数组头部的数据就会被覆盖
repl_baklog中会记录Redis处理过的命令日志offset,包括master当前offset,和slave已经拷贝到的offset
image-20210725153359022.png

slave与master的offset之间的差异,就是salve需要增量拷贝的数据了。
随着不断有数据写入,master的offset逐渐变大,slave也不断的拷贝,追赶master的offset:
image-20210725153524190.png
直到数组被填满:
image-20210725153715910.png
此时,如果有新的数据写入,就会覆盖数组中的旧数据。不过,旧的数据只要是绿色的,说明是已经被同步到slave的数据,即便被覆盖了也没什么影响。因为未同步的仅仅是红色部分。

但是,如果slave出现网络阻塞,导致master的offset远远超过了slave的offset:
image-20210725153937031.png
如果master继续写入新数据,其offset就会覆盖旧的数据,直到将slave现在的offset也覆盖
image-20210725154155984.png
棕色框中的红色部分,就是尚未同步,但是却已经被覆盖的数据。此时如果slave恢复,需要同步,却发现自己的offset都没有了,无法完成增量同步了。只能做全量同步。
image-20210725154216392.png

2.3 主从同步优化

主从同步可以保证主从数据的一致性,非常重要。
可以从以下几个方面来优化Redis主从就集群:

主从从架构图:
主从架构图

小结

简述全量同步和增量同步区别

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

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原文地址:https://blog.csdn.net/m0_60915009/article/details/132038911

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