Redis主从复制以及主从复制原理

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。从2010年3月15日起，Redis的开发工做由VMware主持。从2013年5月开始，Redis的开发由Pivotal赞助。

概述

在现有企业中80%公司大部分使用的是redis单机服务，在实际的场景当中单一节点的redis容易面临风险。

面临问题

1. 机器故障。咱们部署到一台 Redis 服务器，当发生机器故障时，须要迁移到另一台服务器而且要保证数据是同步的。而数据是最重要的，若是你不在意，基本上也就不会使用 Redis 了。
2. 容量瓶颈。当咱们有需求须要扩容 Redis 内存时，从 16G 的内存升到 64G，单机确定是知足不了。固然，你能够从新买个 128G 的新机器。

解决办法

要实现分布式数据库的更大的存储容量和承受高并发访问量，咱们会将原来集中式数据库的数据分别存储到其余多个网络节点上。

Redis 为了解决这个单一节点的问题，也会把数据复制多个副本部署到其余节点上进行复制，实现 Redis的高可用，实现对数据的冗余备份，从而保证数据和服务的高可用。

主从复制

什么是主从复制

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其余的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave),数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

默认状况下，每台Redis服务器都是主节点；且一个主节点能够有多个从节点(或没有从节点)，但一个从节点只能有一个主节点。

主从复制的做用

1. 数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化以外的一种数据冗余方式。
2. 故障恢复：当主节点出现问题时，能够由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；其实是一种服务的冗余。
3. 负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，能够由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用链接主节点，读Redis数据时应用链接从节点），分担服务器负载；尤为是在写少读多的场景下，经过多个从节点分担读负载，能够大大提升Redis服务器的并发量。
4. 读写分离：能够用于实现读写分离，主库写、从库读，读写分离不只能够提升服务器的负载能力，同时可根据需求的变化，改变从库的数量；
5. 高可用基石：除了上述做用之外，主从复制仍是哨兵和集群可以实施的基础，所以说主从复制是Redis高可用的基础。

主从复制启用

从节点开启主从复制，有3种方式：

1. 配置文件： 在从服务器的配置文件中加入：slaveof <masterip> <masterport>
2. 启动命令： redis-server启动命令后加入 --slaveof <masterip> <masterport>
3. 客户端命令： Redis服务器启动后，直接经过客户端执行命令：slaveof <masterip>
   <masterport>，则该Redis实例成为从节点。

经过  info replication 命令能够看到复制的一些信息

主从复制原理

主从复制过程大致能够分为3个阶段：链接创建阶段（即准备阶段）、数据同步阶段、命令传播阶段。

在从节点执行 slaveof 命令后，复制过程便开始运做，下面图示大概能够看到，
从图中能够看出复制过程大体分为6个过程

主从配置以后的日志记录也能够看出这个流程

1）保存主节点（master）信息。
执行 slaveof 后 Redis 会打印以下日志：

2）从节点（slave）内部经过每秒运行的定时任务维护复制相关逻辑，当定时任务发现存在新的主节点后，会尝试与该节点创建网络链接

从节点与主节点创建网络链接

从节点会创建一个 socket 套接字，从节点创建了一个端口为51234的套接字，专门用于接受主节点发送的复制命令。从节点链接成功后打印以下日志：

若是从节点没法创建链接，定时任务会无限重试直到链接成功或者执行 slaveof no one 取消复制

关于链接失败，能够在从节点执行 info replication 查看 master_link_down_since_seconds 指标，它会记录与主节点链接失败的系统时间。从节点链接主节点失败时也会每秒打印以下日志，方便发现问题：

# Error condition on socket for SYNC: {socket_error_reason}

3）发送 ping 命令。
链接创建成功后从节点发送 ping 请求进行首次通讯，ping 请求主要目的以下：
·检测主从之间网络套接字是否可用。
·检测主节点当前是否可接受处理命令。
若是发送 ping 命令后，从节点没有收到主节点的 pong 回复或者超时，好比网络超时或者主节点正在阻塞没法响应命令，从节点会断开复制链接，下次定时任务会发起重连。

从节点发送的 ping 命令成功返回，Redis 打印以下日志，并继续后续复制流程：

4）权限验证。若是主节点设置了 requirepass 参数，则须要密码验证，从节点必须配置 masterauth 参数保证与主节点相同的密码才能经过验证；若是验证失败复制将终止，从节点从新发起复制流程。

5）同步数据集。主从复制链接正常通讯后，对于首次创建复制的场景，主节点会把持有的数据所有发送给从节点，这部分操做是耗时最长的步骤。

6）命令持续复制。当主节点把当前的数据同步给从节点后，便完成了复制的创建流程。接下来主节点会持续地把写命令发送给从节点，保证主从数据一致性。