redis主从复制原理与数据一致性

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Redis主从复制原理与数据一致性

作为分布式系统领域的经典设计，Redis主从复制是面试官最爱深挖的技术细节之一。上周帮朋友准备面试时，就遇到了"主从复制如何保证数据一致性"这个经典问题。今天我们就用程序员的视角，拆解Redis主从复制的底层原理。

（主从架构示意图：一主多从的部署模式）

主从复制的底层握手流程

主从复制的第一步是建立连接握手。当我们在从节点执行SLAVEOF命令时，会触发三个关键动作：

1. 端口监听准备：主节点启动时会创建专门处理复制的TCP端口（默认6379），从节点首次连接时会先进行socket握手

2. 协议版本协商：主从双方会通过PSYNC命令交换复制版本号，新版本支持部分重同步，老版本只能全量复制

3. 复制缓冲区准备：主节点创建复制积压缓冲区（repl_backlog），用来记录最近执行的写命令。这个环形缓冲区的尺寸由repl-backlog-size参数控制

全量复制的同步风暴

当从节点首次连接主节点，或者主从版本不兼容时，就会触发全量复制流程：

① 主节点执行bgsave生成RDB快照
② 传输RDB文件到从节点（注意这里走的是主进程直传）
③ 从节点清空旧数据后加载RDB
④ 主节点将复制缓冲区中的新命令发给从节点执行

这个过程有两个风险点要注意：

• 大实例的全量复制可能造成网络风暴
• RDB生成期间新增的命令需要暂存在缓冲区

（全量复制流程图解：注意传输阶段的网络带宽占用）

增量复制的断点续传

Redis 2.8版本之后引入了部分重同步机制。主从节点各自维护的复制偏移量（replication offset）是实现这个机制的关键：

• 主节点每次传播命令都会递增偏移量
• 从节点每执行完命令都会更新本地偏移量
• 断连后重连时，从节点携带偏移量发起PSYNC命令

当主节点的复制积压缓冲区还存有对应偏移量的命令时，就会直接发送增量数据。这个设计避免了全量复制的性能损耗，本质上和TCP的滑动窗口机制有异曲同工之妙。

数据一致性的三个保障层

面试常问的最终一致性问题，实际上Redis通过三个层面来保障：

1. 复制偏移量校验：主从节点定期通过REPLCONF ACK命令交换偏移量信息
2. 心跳检测机制：从节点每秒发送心跳包，超时时间由repl-timeout控制（默认60秒）
3. min-slaves配置：通过min-slaves-to-write和min-slaves-max-lag参数强制主节点在从节点不足时停止写操作

但要注意，Redis默认是异步复制，极端情况下还是可能出现数据丢失。对于强一致性要求的场景，需要配合WAIT命令或Redlock算法使用。

（数据一致性检测流程：偏移量对比机制）

主从架构的运维陷阱

实际部署中遇到过两个典型问题值得注意：

• 脑裂问题：网络分区导致出现双主节点，恢复后可能丢失数据。解决方案是设置合理的cluster-node-timeout
• 复制风暴：大量从节点同时全量复制导致主节点IO暴增。建议分批次扩容，并调整client-output-buffer-limit

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