Redis 的復制環(huán)形緩沖區(qū)（Replication Backlog）是實現(xiàn)主從節(jié)點增量同步（Partial Resynchronization）的核心機制。

它的本質(zhì)是一個固定大小的內(nèi)存環(huán)形隊列，用于臨時存儲主節(jié)點最近傳播的寫命令。

當從節(jié)點短暫斷開后重連時，如果所需數(shù)據(jù)仍在緩沖區(qū)中，主節(jié)點可以直接發(fā)送增量數(shù)據(jù)，避免全量同步的開銷。

一、環(huán)形緩沖區(qū)的作用

1. 增量同步
   從節(jié)點斷線重連時，優(yōu)先嘗試從緩沖區(qū)中恢復丟失的數(shù)據(jù)，避免全量同步（RDB 傳輸）。
2. 降低網(wǎng)絡抖動影響
   在網(wǎng)絡不穩(wěn)定時，緩沖區(qū)保留最近的數(shù)據(jù)，提高系統(tǒng)的容錯性。
3. 高效內(nèi)存管理
   固定大小的環(huán)形結構避免內(nèi)存無限增長，舊數(shù)據(jù)會被新數(shù)據(jù)覆蓋。

二、環(huán)形緩沖區(qū)的核心字段

在 Redis 的 INFO replication 輸出中，與環(huán)形緩沖區(qū)相關的字段包括：

三、環(huán)形緩沖區(qū)算法原理

1. 數(shù)據(jù)結構

緩沖區(qū)是一個字符數(shù)組，邏輯上視為環(huán)形（類似循環(huán)隊列）。

通過兩個指針隱式管理：

• 寫指針：對應 master_repl_offset，表示主節(jié)點最新寫入的位置。
• 起點指針：對應 repl_backlog_first_byte_offset，表示緩沖區(qū)中最早數(shù)據(jù)的起始位置。

2. 寫入數(shù)據(jù)

主節(jié)點每次傳播寫命令時：

• 將命令追加到緩沖區(qū)。
• 更新 master_repl_offset（增加命令的字節(jié)長度）。
• 如果緩沖區(qū)已滿（repl_backlog_histlen == repl_backlog_size），則覆蓋舊數(shù)據(jù)，并向前移動起點指針（repl_backlog_first_byte_offset 遞增）。

3. 覆蓋機制

• 觸發(fā)條件：當 master_repl_offset - repl_backlog_first_byte_offset > repl_backlog_size。
• 覆蓋行為：新數(shù)據(jù)覆蓋舊數(shù)據(jù)，repl_backlog_first_byte_offset 向前推進，確保緩沖區(qū)大小固定。

4. 從節(jié)點重連時的同步邏輯

當從節(jié)點重連主節(jié)點時：

發(fā)送自己的 slave_repl_offset（已復制的最后偏移量）。

主節(jié)點檢查：

• 如果 slave_repl_offset 在 [repl_backlog_first_byte_offset, master_repl_offset] 范圍內(nèi)：
• 增量同步：從緩沖區(qū)中提取 slave_repl_offset + 1 到 master_repl_offset 之間的數(shù)據(jù)發(fā)送給從節(jié)點。
• 否則：
• 全量同步：生成 RDB 快照并傳輸全部數(shù)據(jù)。

四、配置優(yōu)化建議

緩沖區(qū)大小 (repl-backlog-size)

• 需根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境和數(shù)據(jù)寫入速率調(diào)整。
• 公式建議：緩沖區(qū)大小 ≥ 斷線最大時間 × 平均寫入速率。
• 例如：若網(wǎng)絡最長可能斷開 60 秒，主節(jié)點每秒寫入 10KB，則緩沖區(qū)至少設置為 60s × 10KB = 600KB（實際建議略大）。

緩沖區(qū)保留時間 (repl-backlog-ttl)

• 默認 3600 秒（1 小時），表示主節(jié)點在沒有從節(jié)點連接時，保留緩沖區(qū)的時間。
• 若所有從節(jié)點長期斷開，超時后緩沖區(qū)會被釋放以節(jié)省內(nèi)存。

五、示例場景

假設緩沖區(qū)大小為 1000 字節(jié)，初始狀態(tài)：

repl_backlog_first_byte_offset = 1
master_repl_offset = 1
repl_backlog_histlen = 0

寫入 500 字節(jié)數(shù)據(jù)

• master_repl_offset 變?yōu)?501，repl_backlog_histlen = 500。
• 緩沖區(qū)未滿，起點指針不變。

再寫入 600 字節(jié)數(shù)據(jù)

• 總需空間 500 + 600 = 1100，超過緩沖區(qū)大?。?000）。
• 覆蓋舊數(shù)據(jù)，起點指針前進到 101（覆蓋前 100 字節(jié)）。
• repl_backlog_first_byte_offset = 101，master_repl_offset = 1101，repl_backlog_histlen = 1000。

從節(jié)點斷線重連

• 若從節(jié)點的 slave_repl_offset = 800：
• 在 [101, 1101] 范圍內(nèi)，觸發(fā)增量同步。
• 若從節(jié)點的 slave_repl_offset = 50：
• 不在范圍內(nèi)，觸發(fā)全量同步。

六、總結

Redis 的環(huán)形緩沖區(qū)通過高效的內(nèi)存管理和偏移量追蹤機制，顯著提升了主從復制的健壯性和性能。

合理配置 repl-backlog-size 和監(jiān)控 repl_backlog_histlen 是避免全量同步的關鍵。

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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