redis——redis主从复制

　　和MySQL主从复制的原因一样，Redis虽然读取写入的速度都特别快，但是也会产生读压力特别大的情况。为了分担读压力，Redis支持主从复制，Redis的主从结构可以采用一主多从或者级联结构，Redis主从复制可以根据是否是全量分为全量同步和增量同步。

　　一、概念

　　主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的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。默认情况下，每台Redis服务器都是主节点;且一个主节点可以有多个从节点(或没有从节点)，但一个从节点只能有一个主节点。

　　二、作用

　　1.主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。

　　2.当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复;实际上是一种服务的冗余。

　　3.在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务(即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点)，分担服务器负载;尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量。

　　4.高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础。

　　三、建立复制

　　需要注意，主从复制的开启，完全是在从节点发起的;不需要我们在主节点做任何事情。

　　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，直接通过客户端执行命令：slaveof masterip masterport，则该Redis实例成为从节点。

　　上述3种方式是等效的，下面以客户端命令的方式为例，看一下当执行了slaveof后，Redis主节点和从节点的变化。

　　通过slaveof masterip masterport命令建立主从复制关系以后，可以通过slaveof no one断开。需要注意的是，从节点断开复制后，不会删除已有的数据，只是不再接受主节点新的数据变化。

　　四、实现步骤

　　建立连接

　　一、保存主节点信息

　　从节点服务器内部维护了两个字段，即masterhost和masterport字段，用于存储主节点的ip和port信息。

　　需要注意的是，slaveof是异步命令，从节点完成主节点ip和port的保存后，向发送slaveof命令的客户端直接返回OK，实际的复制操作在这之后才开始进行。

　　二、建立socket连接

　　从节点每秒1次调用复制定时函数replicationCron()，如果发现了有主节点可以连接，便会根据主节点的ip和port，创建socket连接。如果连接成功，则：

　　从节点：为该socket建立一个专门处理复制工作的文件事件处理器，负责后续的复制工作，如接收RDB文件、接收命令传播等。

　　主节点：接收到从节点的socket连接后(即accept之后)，为该socket创建相应的客户端状态，并将从节点看做是连接到主节点的一个客户端，后面的步骤会以从节点向主节点发送命令请求的形式来进行。

　　三、发送ping命令

　　从节点成为主节点的客户端之后，发送ping命令进行首次请求，目的是：检查socket连接是否可用，以及主节点当前是否能够处理请求。

　　从节点发送ping命令后，可能出现3种情况：

　　(1)返回pong：说明socket连接正常，且主节点当前可以处理请求，复制过程继续。

　　(2)超时：一定时间后从节点仍未收到主节点的回复，说明socket连接不可用，则从节点断开socket连接，并重连。

　　(3)返回pong以外的结果：如果主节点返回其他结果，如正在处理超时运行的脚本，说明主节点当前无法处理命令，则从节点断开socket连接，并重连。

　　四、身份验证

　　如果从节点中设置了masterauth选项，则从节点需要向主节点进行身份验证;没有设置该选项，则不需要验证。从节点进行身份验证是通过向主节点发送auth命令进行的，auth命令的参数即为配置文件中的masterauth的值。

　　如果主节点设置密码的状态，与从节点masterauth的状态一致(一致是指都存在，且密码相同，或者都不存在)，则身份验证通过，复制过程继续;如果不一致，则从节点断开socket连接，并重连。

　　五、发送从节点端口信息

　　身份验证之后，从节点会向主节点发送其监听的端口号(前述例子中为6380)，主节点将该信息保存到该从节点对应的客户端的slave_listening_port字段中;该端口信息除了在主节点中执行info Replication时显示以外，没有其他作用。

　　数据同步

　　主从节点之间的连接建立以后，便可以开始进行数据同步，该阶段可以理解为从节点数据的初始化。具体执行的方式是：从节点向主节点发送psync命令(Redis2.8以前是sync命令)，开始同步。

　　数据同步阶段是主从复制最核心的阶段，根据主从节点当前状态的不同，可以分为全量复制和部分复制，下面会有一章专门讲解这两种复制方式以及psync命令的执行过程，这里不再详述。

　　需要注意的是，在数据同步阶段之前，从节点是主节点的客户端，主节点不是从节点的客户端;而到了这一阶段及以后，主从节点互为客户端。原因在于：在此之前，主节点只需要响应从节点的请求即可，不需要主动发请求，而在数据同步阶段和后面的命令传播阶段，主节点需要主动向从节点发送请求(如推送缓冲区中的写命令)，才能完成复制。

　　命令传播

　　数据同步阶段完成后，主从节点进入命令传播阶段;在这个阶段主节点将自己执行的写命令发送给从节点，从节点接收命令并执行，从而保证主从节点数据的一致性。

　　在命令传播阶段，除了发送写命令，主从节点还维持着心跳机制：PING和REPLCONF ACK。由于心跳机制的原理涉及部分复制，因此将在介绍了部分复制的相关内容后单独介绍该心跳机制。

　　延迟与不一致

　　需要注意的是，命令传播是异步的过程，即主节点发送写命令后并不会等待从节点的回复;因此实际上主从节点之间很难保持实时的一致性，延迟在所难免。数据不一致的程度，与主从节点之间的网络状况、主节点写命令的执行频率、以及主节点中的repl-disable-tcp-nodelay配置等有关。

　　repl-disable-tcp-nodelay no：该配置作用于命令传播阶段，控制主节点是否禁止与从节点的TCP_NODELAY;默认no，即不禁止TCP_NODELAY。当设置为yes时，TCP会对包进行合并从而减少带宽，但是发送的频率会降低，从节点数据延迟增加，一致性变差;具体发送频率与Linux内核的配置有关，默认配置为40ms。当设置为no时，TCP会立马将主节点的数据发送给从节点，带宽增加但延迟变小。

　　一般来说，只有当应用对Redis数据不一致的容忍度较高，且主从节点之间网络状况不好时，才会设置为yes;多数情况使用默认值no。

　　五、缺陷

　　主从复制虽然解决或缓解了数据冗余、故障恢复、读负载均衡等问题，但其缺陷仍很明显，如故障恢复无法自动化;写操作无法负载均衡;存储能力受到单机的限制。每次slaveof断开后，(无论是主动断开，还是网络故障)，再连接master;都要master全部dump出来rdb，再aof，即同步的过程都要重新执行1遍。所以不要多台slaveof同时启动，否则master可能IO剧增。

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