Redis的持久化功能在一定程度上保证了数据的安全性，即便是服务器宕机的情况下，也可以保证数据的丢失非常少。通常，为了避免服务的单点故障，会把数据复制到多个副本放在不同的服务器上，且这些拥有数据副本的服务器可以用于处理客户端的读请求，扩展整体的性能
下面会介绍Redis的主从复制配置和实现原理，后续还会有Redis的高可用方案：哨兵机制（Sentinel）、分区集群（Cluster）
我们可以通过 slaveof <host> <port></port></host>命令，或者通过配置 slaveof选项，来使当前的服务器（slave）复制指定服务器（master）的内容，被复制的服务器称为主服务器（master），对主服务器进行复制操作的为从服务器（slave）
主服务器master可以进行读写操作，当主服务器的数据发生变化，master会发出命令流来保持对salve的更新，而从服务器slave通常是只读的（可以通过 slave-read-only指定），在主从复制模式下，即便master宕机了，slave是不能变为主服务器进行写操作的
一个master可以有多个slave，即一主多从；而slave也可以接受其他slave的连接，形成”主从链”层叠状结构（cascading-like structure），自 Redis 4.0 起，所有的sub-slave也会从master收到完全一样的复制流。如下图
主从复制的好处：
- 数据冗余，实现数据的热备份
- 故障恢复，避免单点故障带来的服务不可用
- 读写分离，负载均衡。主节点负载读写，从节点负责读，提高服务器并发量
- 高可用基础，是哨兵机制和集群实现的基础
使用和配置主从复制是比较简单的，在从服务器slave的配置文件中设置 slaveof选项，或者直接使用 slaveof <masterip> <masterport></masterport></masterip>命令
这里我使用3台虚拟机来搭建一下，主服务器的ip为 192.168.249.20，两个从服务器的ip分别为 192.168.249.21和 192.168.249.21，端口号都为 6379，具体的配置如下
主服务器并不需要额外多配置什么，这里我们先把三台服务器的都需要改的地方列一下
设置为后台运行
daemonize yes
保存pid的文件，如果是在一台机器搭建主从，需要区分一下
pidfile /var/run/redis_6379.pid
绑定的主机地址，这里注释掉，开放ip连接
#bind 127.0.0.1
指定日志文件
logfile "6379.log"
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在从服务器中添加配置 slaveof <masterport> <masterport></masterport></masterport>选项，在5.0版本中使用了 replicaof代替了 slaveof（github.com/antirez/red…）， slaveof还可以继续使用，不过建议使用 replicaof。如果是使用命令行来复制的话，重启之后会无效
replicaof <masterip> <masterport>
replicaof 192.168.249.20 6379
<span class="copy-code-btn">复制代码</span></masterport></masterip>
配置好 redis.conf之后，我们分别启动3台服务器，可以用户命令 info replication查看复制信息
192.168.249.20:6379> info replication
Replication
role:master
connected_slaves:2
slave0:ip=192.168.249.22,port=6379,state=online,offset=700,lag=0
slave1:ip=192.168.249.21,port=6379,state=online,offset=700,lag=0
master_replid:b80a4720c0001efb62940f5ad6abaf9cdaf7a813
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:700
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:700
192.168.249.21:6379> info replication
Replication
role:slave
master_host:192.168.249.20
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:3
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:854
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:b80a4720c0001efb62940f5ad6abaf9cdaf7a813
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:854
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:57
repl_backlog_histlen:798
192.168.249.22:6379> info replication
Replication
role:slave
master_host:192.168.249.20
master_port:6379
master_link_status:up
master_last_io_seconds_ago:6
master_sync_in_progress:0
slave_repl_offset:854
slave_priority:100
slave_read_only:1
connected_slaves:0
master_replid:b80a4720c0001efb62940f5ad6abaf9cdaf7a813
master_replid2:0000000000000000000000000000000000000000
master_repl_offset:854
second_repl_offset:-1
repl_backlog_active:1
repl_backlog_size:1048576
repl_backlog_first_byte_offset:1
repl_backlog_histlen:854
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接下来我们可以在主服务器中写入数据，然后可以在其他的从服务器中读取数据
192.168.249.20:6379> set test 'Hello World'
OK
192.168.249.21:6379> get test
"Hello World"
192.168.249.22:6379> get test
"Hello World"
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然后我们试着在从服务器中写入数据，会提示不能在只读的从服务器中写入数据
192.168.249.21:6379> set test2 hello
(error) READONLY You can't write against a read only replica.
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如果我们需要slave对master的复制进行验证，可以在master中配置
requirepass <password></password>选项设置密码
那么需要在从服务器中使用该密码，可以使用命令config set masterauth <password></password>，或者在配置文件中设置masterauth <password></password>
主从复制的配置还是比较简单的，下面来了解下主从复制的实现原理
Redis的主从复制过程大体上分3个阶段： 建立连接、 数据同步、 命令传播
建立连接
这个阶段主要是从服务器发出 slaveof命令之后，与主服务器如何建立连接，为数据同步做准备的过程。
1）在 slaveof命令执行之后，从服务器根据设置的master的ip地址和端口，创建连向主服务器的socket套接字连接，连接成功后，从服务器会为这个套接字关联一个专门的处理器，用于处理后续的复制工作
2）建立连接之后，从服务器会向主服务器发送 ping命令，确认主服务器是否可用，以及当前是否可用接受处理命令。如果收到主服务器的 pong回复说明是可用的，否则有可能是网络超时或主服务器阻塞，从服务器会断开连接发起重连
3）身份验证。如果主服务器设置了 requirepass选项，那么从服务器必须配置 masterauth选项，且保证密码一致才能通过验证
4）身份验证完成之后，从服务器会发送自己的监听端口，主服务器会保存下来
192.168.249.20:6379> info replication
...
slave0:ip=192.168.249.22,port=6379,state=online,offset=700,lag=0
slave1:ip=192.168.249.21,port=6379,state=online,offset=700,lag=0
...
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数据同步
在主从服务器建立连接确认各自身份之后，就开始数据同步，从服务器向主服务器发送 PSYNC命令，执行同步操作，并把自己的数据库状态更新至主服务器的数据库状态
Redis的主从同步分为： 完整重同步（full resynchronization） 和 部分重同步（partial resynchronization）
有两种情况下是完整重同步，一是slave连接上master第一次复制的时候；二是如果当主从断线，重新连接复制的时候有可能是完整重同步，这个在后面说
下面是完整重同步的步骤
- 从服务器连接主服务器，发送SYNC命令
- 主服务器接收到SYNC命名后，开始执行
bgsave命令生成RDB文件并使用缓冲区记录此后执行的所有写命令 - 主服务器
basave执行完后，向所有从服务器发送快照文件，并在发送期间继续记录被执行的写命令 - 从服务器收到快照文件后丢弃所有旧数据，载入收到的快照
- 主服务器快照发送完毕后开始向从服务器发送缓冲区中的写命令
- 从服务器完成对快照的载入，开始接收命令请求，并执行来自主服务器缓冲区的写命令
部分重同步是用于处理断线后重复制的情况，先介绍几个用于部分重同步的部分
runid(replication ID)，主服务器运行id，Redis实例在启动时，随机生成一个长度40的唯一字符串来标识当前节点offset，复制偏移量。主服务器和从服务器各自维护一个复制偏移量，记录传输的字节数。当主节点向从节点发送N个字节数据时，主节点的offset增加N，从节点收到主节点传来的N个字节数据时，从节点的offset增加Nreplication backlog buffer，复制积压缓冲区。是一个固定长度的FIFO队列，大小由配置参数repl-backlog-size指定，默认大小1MB。需要注意的是该缓冲区由master维护并且有且只有一个，所有slave共享此缓冲区，其作用在于备份最近主库发送给从库的数据
当slave连接到master，会执行 PSYNC <runid> <offset></offset></runid>发送记录旧的master的 runid（replication ID）和偏移量 offset，这样master能够只发送slave所缺的增量部分。但是如果master的复制积压缓存区没有足够的命令记录，或者slave传的 runid(replication ID)不对，就会进行 完整重同步，即slave会获得一个完整的数据集副本
PSYNC命令执行完整重同步和部分重同步的流程图
命令传播
当完成数据同步之后，主从服务器的数据暂时达到一致状态，当主服务器执行了客户端的写命令之后，主从的数据便不再一致。为了能够使主从服务器的数据保持一致性，主服务器会对从服务器执行命令传播操作，即每执行一个写命令就会向从服务器发送同样的写命令
在命令传播阶段，从服务器会默认以每秒一次的频率向主服务器发送 心跳检测
REPLCONF ACK <replication_offset>
<span class="copy-code-btn">复制代码</span></replication_offset>
其中 replication_offset是当前从服务器的复制偏移量，该命令的作用有三个
- 检测主从服务器的网络连接状态
- 辅助实现
min-slaves选项 - 检测命令丢失
在使用Redis复制功能时的设置中，强烈建议在master和在slave中启用持久化。当不可能启用时，例如由于非常慢的磁盘性能而导致的延迟问题， 应该配置实例来避免重置后自动重启。
为了更好地理解为什么关闭了持久化并配置了自动重启的 master 是危险的，检查以下故障模式，这些故障模式中数据会从 master 和所有 slave 中被删除：
当 Redis Sentinel 被用于高可用并且 master 关闭持久化，这时如果允许自动重启进程也是很危险的。例如， master 可以重启的足够快以致于 Sentinel 没有探测到故障，因此上述的故障模式也会发生。
任何时候数据安全性都是很重要的，所以如果 master 使用复制功能的同时未配置持久化，那么自动重启进程这项应该被禁用
Original: https://www.cnblogs.com/wangmo/p/15192886.html
Author: wangmo
Title: Redis主从复制的配置和实现原理
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