Redis 主從復制概述

Redis 的主從復制是一種機制，允許一個主節點（主實例）將數據復制到一個或多個從節點（從實例）。通過這一機制，從節點可以獲取主節點的數據并與之保持同步。

復制流程

1. 開始同步：從節點通過向主節點發送 PSYNC 命令請求同步。
2. 全量復制：如果是第一次連接或之前的連接失效，從節點會請求進行全量復制，主節點會將當前數據快照（RDB 文件）發送給從節點。
3. 增量復制：全量復制完成后，主從之間保持一個長連接，主節點會通過此連接將后續的寫操作傳遞給從節點，從而確保數據一致性。

Redis 主從架構

下圖展示了一個 Redis 主從架構：

在這一架構中，僅主節點可以進行寫入操作，而其他從節點通過復制來保持數據的一致性。這種機制不僅保障了數據一致性，還通過將讀請求分散到多個節點，提高了系統的吞吐量和可用性。

主從復制原理詳解

Redis 的主從復制主要有兩種同步方式：全量同步和增量同步。

1. 全量同步

下圖描述了全量同步的流程：

• 流程：
  • 從節點發送命令 psync ? -1 觸發全量同步請求。
  • 主節點接收到請求后，發現從節點傳遞的 run ID 為“？”（表示未知），因此判斷為需要進行全量同步，并返回其自身的 run ID 以及當前的復制進度。
  • 主節點執行 bgsave 生成 RDB 文件，同時將新接收到的寫入命令存儲在一個名為 replication buffer 的臨時緩沖區中。
  • RDB 文件生成完成后，主節點將其發送給從節點，從節點在接收后清空舊數據并加載新的 RDB 數據。
  • 加載完成后，主節點將 replication buffer 中緩存的寫入命令發送給從節點，以確保數據的一致性。

2. 增量同步

• 背景：在網絡不穩定的情況下，主節點的一部分寫操作可能未能成功傳遞給從節點。全量同步的數據量較大且耗時，因此 Redis 引入了增量同步（從 Redis 2.8 版本開始）。
• 使用 repl_backlog_buffer：
  • repl_backlog_buffer 是一個環形緩沖區，默認大小為 1 MB，用于存儲主節點最近的寫入命令。
  • 當從節點重新連接時，如果它的 run ID 與主節點一致，并且 offset 值在 repl_backlog_buffer 中，主節點將從緩沖區中查找相應的命令并發送給從節點，以實現增量同步。

replication buffer 與 repl_backlog_buffer 的區別

• replication buffer：

  • 每個從節點都有一個獨立的 replication buffer，用于實時傳輸寫命令。其大小是動態調整的。可以通過配置 client-output-buffer-limit 來控制其大小，以防止緩沖區過大導致的連接問題。

• repl_backlog_buffer：

  • repl_backlog_buffer 在主節點上是唯一的，主要用于存儲最近的寫命令，以便從節點在重新連接時能夠進行部分重同步。該緩沖區的大小是固定的，主要用于支持增量同步。

通過以上設計，Redis 能夠實現高可用性和高性能的數據管理。

當然可以！下面是你要的 Markdown 格式：題目和選項部分在前，所有答案和解析統一放在最后，方便做題和核對。

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Redis 主從復制選擇題（共 5 題）

1. 在 Redis 主從復制中，如果從節點是第一次連接主節點，或者之前的連接失效，從節點會如何進行同步？

A. 從節點會請求全量復制，主節點將當前數據快照（RDB 文件）發送給從節點  
B. 從節點會請求全量復制，主節點將當前內存快照以流的形式發送  
C. 從節點會請求主節點的 AOF 日志文件  
D. 從節點請求主節點的 replication buffer 中的數據  

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2. Redis 主從復制中，以下哪個緩沖區是用于存儲最近的寫命令，并用于從節點重新連接進行部分重同步？

A. replication buffer  
B. client-output-buffer-limit  
C. repl_backlog_buffer  
D. psync命令緩沖區  

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3. 如何避免 Redis 主從復制中頻繁進行全量同步？

A. 增強主節點內存大小  
B. 增加從節點數量  
C. 增加 repl_backlog_buffer 和 client-output-buffer-limit 的大小  
D. 增加主節點 CPU 數量  

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4. 對于從節點延遲較大的情況，如何控制從節點使用的內存緩沖？

A. 調整主節點的 RDB 文件生成頻率  
B. 限制從節點的 client-output-buffer-limit  
C. 調整 client-output-buffer-limit 控制主節點的 replication buffer 大小  
D. 增加網絡帶寬  

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5. 當增量同步失敗后，為什么 Redis 會選擇進行全量同步？

A. repl_backlog_buffer 中的數據已經被覆蓋  
B. repl_backlog_buffer 中的數據被誤刪  
C. 主節點丟失了隊列內的 runid  
D. 從節點數據損壞  

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? 答案與解析

1. 正確答案：A
解析：當從節點首次連接或失聯重新連接時，主節點會向其發送全量數據快照（RDB 文件）進行同步。

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2. 正確答案：C
解析：repl_backlog_buffer 是用于部分同步的緩沖區，記錄最近的寫命令。

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3. 正確答案：C
解析：增加相關 buffer 的大小可以有效避免 offset 被覆蓋，從而減少全量同步頻率。

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4. 正確答案：B
解析：client-output-buffer-limit 控制從節點在主節點上的輸出緩存，限制可避免資源過度消耗。

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5. 正確答案：A
解析：如果從節點 offset 太舊，而 repl_backlog_buffer 已被覆蓋，則只能重新進行全量同步。

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