Redis主从复制

上一篇讲到了Redis的持久化机制，有RDB快照持久化以及AOF日志持久化。Redis的持久化机制保证了Redis即使服务重启，也可以将硬盘中已经持久化的数据进行恢复，持久化机制保证了Redis持久化过程即使出现宕机，最多也只会丢失1秒之内的数据。在80%左右企业使用的都是Redis单机服务，在生产环境下使用单机环境的Redis容易面临风险，如果Redis持久化的硬盘出现故障，则有可能导致持久化的备份数据出现丢失，所以我们需要一个方案解决这个问题，所以我们需要将原来集中式的数据库中的数据分别复制到不同Redis节点上进行存储，这也就是Redis中的主从复制。

概念

什么叫做主从复制？Redis主从复制实际上就是将主Redis服务器的数据，复制到其他从Redis服务器去进行存储，默认情况下每台Redis服务器都是主节点，一个主节点可以拥有多个从节点，但是每个从节点只能设置一个主节点。数据复制是单向复制，只能从主节点复制到从节点中存储。在主节点中不需要进行特殊的配置，而只需要在从节点添加slaveof指令：

slaveof  <主节点ip>  <主节点端口号>

在从节点的配置文件中通过slaveof指令可以设置该从节点拥有的主节点。

开启主从复制方式

在从节点中配置slaveof指令一共有三种方式：

• 在redis.conf配置文件中配置：在配置文件中加入：slaveof <主节点ip> <主节点端口号>。
• 从节点启动命令添加slaveof参数：在reids启动命令后加上 --slaveof <主节点ip> <主节点端口号>。
• 从节点Redis启动成功执行slaveof命令：slaveof <主节点ip> <主节点端口号>。

主从复制的作用

• 数据冗余：可以实现数据热备份，在Redis持久化的基础上进一步对数据备份进行优化。
• 故障恢复：当主节点硬盘持久化出现问题，可以快速从从节点提供服务，实现数据恢复。
• 读写分离：可以主节点负责所有写操作，从节点负责所有读操作，实现Redis读写分离提高服务器负载能力。
• 负载均衡：主从复制配合实现读写分离，可以减轻服务器负载，实现负载均衡。
• 高可用：主从复制是实现集群的基础，所以高并发下主从配置是必不可少的配置之一。

主从复制三大阶段

主从复制主要分为3个大阶段：准备阶段、数据同步阶段、命令传输阶段。

准备阶段

保存主节点信息

从节点服务器中存在两个字段：masterhost和masterport。masterhost字段用于存储主节点的ip信息，masterport用于存储主节点的端口号信息，实际上就是我们通过slaveof指令设置的信息。

主节点与从节点建立socket连接

成功执行slaveof指令，从节点会每秒1次定时调用replicationCron()函数，寻找是否可以连接主节点，当发现存在新的主节点时，便通过上一步维护的ip与port尝试与该主节点建立socket连接。当主节点与从节点成功建立socket连接，从节点会建立一个ssocket套接字，专门负责接受主节点发送的复制数据命令。而主节点同时也会为该从节点创建相应的客户端状态。

发送ping命令

通过上一步，从节点就成功的成为主节点的一个客户端。可以通过发送ping请求进行第一次请求，第一次请求的目的不是为了复制数据，而是为了检查刚才创建的socket连接是否可用以及主节点是否可以能够正常处理请求。从节点向主节点发送ping命令一般会有三种响应结果：

• 返回pong：表示socket连接可用，可以继续操作。
• 超时未返回：表示socket不可用，则从节点断开socket连接。
• 返回其他结果：代表主节点目前处于忙碌状态无法处理从节点请求，则从节点断开socket连接。

权限验证

如果主节点配置了requirepass参数，则表示需要权限验证，从节点必须配置masterauth参数，masterauth参数配置成与主节点requirepass参数一致，才可以通过验证。否则权限验证失败，从节点断开socket连接。

数据同步阶段

准备工作结束后，便可以进行数据同步。首次数据复制，主节点会将所有数据发送给子节点，也就是全量复制，所以这部分是耗时操作。非首次数据同步，则会根据主节点和从节点当前状态的不同，选择全量复制或者不分肤质。在本阶段，主节点需要主动向从节点发送请求完成复制。

数据全量复制

主节点收到全量复制的请求后，fork出一个后台进程，将数据库快照生成RDB文件，并且将生成过程中接受到的写请求暂时缓存，否则会影响数据一致性。然后在RDB文件生成之后将RDB文件发送给从节点，从节点先清除旧数据，然后接收RDB文件更新数据，最后主节点将缓存的写命令全部发送给从节点，从节点执行写命令，最终保持和主节点的数据一致性。

部分复制

因为进行全量复制要fork子进程并且进行RDB持久化会极度消耗CPU，而且发送RDB文件给从节点也会对网络带宽造成影响，所以全量复制实际效率并不高，所以可以使用部分复制对数据进行主从复制。进行部分复制时，主节点和从节点会分别维护一个offset变量来存储主节点传递给从节点的字节数，通过offset可以判断主从节点数据是否一致，若不一致可以从从节点所在的offset字节数然后在主节点的offset轻松找到缺少的数据进行部分复制。但是进行部分复制最关键的一点就是必须为非首次复制，主从节点首次复制必须为全量复制过程。

命令传输阶段

当主节点将当前数据同步给从节点后，复制的建立流程就完成了。只要从节点不关闭主从复制，则主节点会不断的把写命令发送给从节点，保证主从数据的一致性。命令传输阶段是异步操作，所以可能存在一定程度的延迟，无法保证数据的实时一致性。