Redis主從複製以及主從複製原理

Redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支持網絡、可基於內存亦可持久化的日誌型、Key-Value數據庫，並提供多種語言的API。從2010年3月15日起，Redis的開發工做由VMware主持。從2013年5月開始，Redis的開發由Pivotal贊助。

概述

在現有企業中80%公司大部分使用的是redis單機服務，在實際的場景當中單一節點的redis容易面臨風險。

面臨問題

1. 機器故障。咱們部署到一臺 Redis 服務器，當發生機器故障時，須要遷移到另一臺服務器而且要保證數據是同步的。而數據是最重要的，若是你不在意，基本上也就不會使用 Redis 了。
2. 容量瓶頸。當咱們有需求須要擴容 Redis 內存時，從 16G 的內存升到 64G，單機確定是知足不了。固然，你能夠從新買個 128G 的新機器。

解決辦法

要實現分佈式數據庫的更大的存儲容量和承受高併發訪問量，咱們會將原來集中式數據庫的數據分別存儲到其餘多個網絡節點上。

Redis 爲了解決這個單一節點的問題，也會把數據複製多個副本部署到其餘節點上進行復制，實現 Redis的高可用，實現對數據的冗餘備份，從而保證數據和服務的高可用。

主從複製

什麼是主從複製

主從複製，是指將一臺Redis服務器的數據，複製到其餘的Redis服務器。前者稱爲主節點(master)，後者稱爲從節點(slave),數據的複製是單向的，只能由主節點到從節點。

默認狀況下，每臺Redis服務器都是主節點；且一個主節點能夠有多個從節點(或沒有從節點)，但一個從節點只能有一個主節點。

主從複製的做用

1. 數據冗餘：主從複製實現了數據的熱備份，是持久化以外的一種數據冗餘方式。
2. 故障恢復：當主節點出現問題時，能夠由從節點提供服務，實現快速的故障恢復；其實是一種服務的冗餘。
3. 負載均衡：在主從複製的基礎上，配合讀寫分離，能夠由主節點提供寫服務，由從節點提供讀服務（即寫Redis數據時應用鏈接主節點，讀Redis數據時應用鏈接從節點），分擔服務器負載；尤爲是在寫少讀多的場景下，經過多個從節點分擔讀負載，能夠大大提升Redis服務器的併發量。
4. 讀寫分離：能夠用於實現讀寫分離，主庫寫、從庫讀，讀寫分離不只能夠提升服務器的負載能力，同時可根據需求的變化，改變從庫的數量；
5. 高可用基石：除了上述做用之外，主從複製仍是哨兵和集羣可以實施的基礎，所以說主從複製是Redis高可用的基礎。

主從複製啓用

從節點開啓主從複製，有3種方式：

1. 配置文件： 在從服務器的配置文件中加入：slaveof <masterip> <masterport>
2. 啓動命令： redis-server啓動命令後加入 --slaveof <masterip> <masterport>
3. 客戶端命令： Redis服務器啓動後，直接經過客戶端執行命令：slaveof <masterip>
   <masterport>，則該Redis實例成爲從節點。

經過  info replication 命令能夠看到複製的一些信息

主從複製原理

主從複製過程大致能夠分爲3個階段：鏈接創建階段（即準備階段）、數據同步階段、命令傳播階段。

在從節點執行 slaveof 命令後，複製過程便開始運做，下面圖示大概能夠看到，
從圖中能夠看出複製過程大體分爲6個過程

主從配置以後的日誌記錄也能夠看出這個流程

1）保存主節點（master）信息。
執行 slaveof 後 Redis 會打印以下日誌：

2）從節點（slave）內部經過每秒運行的定時任務維護複製相關邏輯，當定時任務發現存在新的主節點後，會嘗試與該節點創建網絡鏈接

從節點與主節點創建網絡鏈接

從節點會創建一個 socket 套接字，從節點創建了一個端口爲51234的套接字，專門用於接受主節點發送的複製命令。從節點鏈接成功後打印以下日誌：

若是從節點沒法創建鏈接，定時任務會無限重試直到鏈接成功或者執行 slaveof no one 取消複製

關於鏈接失敗，能夠在從節點執行 info replication 查看 master_link_down_since_seconds 指標，它會記錄與主節點鏈接失敗的系統時間。從節點鏈接主節點失敗時也會每秒打印以下日誌，方便發現問題：

# Error condition on socket for SYNC: {socket_error_reason}

3）發送 ping 命令。
鏈接創建成功後從節點發送 ping 請求進行首次通訊，ping 請求主要目的以下：
·檢測主從之間網絡套接字是否可用。
·檢測主節點當前是否可接受處理命令。
若是發送 ping 命令後，從節點沒有收到主節點的 pong 回覆或者超時，好比網絡超時或者主節點正在阻塞沒法響應命令，從節點會斷開復制鏈接，下次定時任務會發起重連。

從節點發送的 ping 命令成功返回，Redis 打印以下日誌，並繼續後續複製流程：

4）權限驗證。若是主節點設置了 requirepass 參數，則須要密碼驗證，從節點必須配置 masterauth 參數保證與主節點相同的密碼才能經過驗證；若是驗證失敗複製將終止，從節點從新發起復制流程。

5）同步數據集。主從複製鏈接正常通訊後，對於首次創建複製的場景，主節點會把持有的數據所有發送給從節點，這部分操做是耗時最長的步驟。

6）命令持續複製。當主節點把當前的數據同步給從節點後，便完成了複製的創建流程。接下來主節點會持續地把寫命令發送給從節點，保證主從數據一致性。