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

• 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。

• 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。

主從複製的的原理

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

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

• 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}

• 發送 ping 命令。

• 連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：

• 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。

• 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。

• 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。