详解Redis主从复制实践

复制简介

Redis 作为一门非关系型数据库，其复制功能和关系型数据库(MySQL)来说，功能其实都是差不多，无外乎就是实现的原理不同。Redis 的复制功能也是相对于其他的内存性数据库(memcached)所具备特有的功能。

Redis 复制功能主要的作用，是集群、分片功能实现的基础；同时也是 Redis 实现高可用的一种策略，例如解决单机并发问题、数据安全性等等问题。

服务介绍

在本文环境演示中，有一台主机，启动了两个 Redis 示例。

实现方式

Redis 复制实现方式分为下面三种方式:

1. 服务启动时配置

该方式通过在启动 Redis 服务时，通过命令行参数，进行启动主从复制功能。该方式的弊端是不能实现配置持久化，当服务停掉之后，启动服务时，需要添加相同的命令参数。

1.1 master 服务器事先在 redis.confg 增加 requirepass 项。

requirepass 6379

1.2 启动从服务器。

redis-server --port 6380 --replicaof 192.168.2.102 6379

2. 命令行配置

该方式通过使用 redis-cli 进入操作行界面，进行配置。该方式的弊端是不能实现配置持久化，当服务停掉之后，启动服务需要执行同样的命令。

2.1 master 服务器执行。

127.0.0.1:6379> config set requirepass 6379
OK

2.2 从服务器执行。

127.0.0.1:6380> replicaof 192.168.2.102 6379
OK
127.0.0.1:6380> config set masterauth 6379
OK

3. 配置文件配置

该方式是通过 redis.conf 配置文件进行设置，能够实现配置的持久化，是一种推荐使用的方式。

3.1 配置主服务器，redis.config。

requirepass 6379

3.2 配置从服务器，redis.config。

masterauth 6379
replicaof 192.168.2.102 6379

4.配置说明

1.masterauth：设置 redis.confi 连接密码，如果设置了该值。其他客户端在连接该服务器时，需要添加密码才可以访问。

2.requirepass：设置主服务器的连接密码，和 1 中 masterauth 一致。

3.replicaof：从服务器连接到服务器的 IP 地址+端口号。

效果测试

1.主服务器添加数据

2.从服务器获取数据

实现原理

// uml图

@startuml

从服务器->主服务器: 1.保存配置

从服务器->主服务器: 2.建立socket连接

从服务器->主服务器: 3.发送ping命令

从服务器->主服务器: 4.权限验证

从服务器->主服务器: 5.同步数据

从服务器->主服务器: 6.持续复制数据

@enduml

主从复制主要实现的一个流程如上图：

1.第一步，从服务器保存主服务器的配置信息，保存之后待从服务器内部的定时器执行时，就会触发复制的流程。

2.第二步，从服务器首先会与主服务器建立一个socket套字节连接，用作主从通信使用。后面主服务器发送数据给从服务器也是通过该套字节进行。

3.第三步，socket套字节连接成功之后，接着发送鉴权ping命令，正常的情况下，主服务器会发送对应的响应。ping命令的作用是为了，保证socket套字节是否可以用，同时也是为了验证主服务器是否接受操作命令。

4.第四步，接着就是鉴权验证，判断从节点配置的主节点连接密码是否正确。

5.第五步，鉴权成功之后，就可以开始复制数据了。主服务器此时会进行全量复制，将主服务的数据全部发给从服务器，从服务器保存主服务器发送的数据。

6.接下来就是持续复制操作。主服务器会进行异步复制，一边将写的数据写入自身，同时会将新的写命令发送给从服务器。

实现策略

Redis主从复制主要分为三种弄策略方式，不同的策略方式都是针对不同的场景下进行使用。三种场景方式分别如下:

1.全量复制

全量复制用在主从复制刚建立时或者从切主服务器时，从服务器没有主服务器的数据，主服务器会将自身的数据通过rdb文件方式发送给从服务器，从服务器会清空自身数据，接着将主服务器发送的数据加载到自身中。

// uml图

@startuml

从服务器->主服务器: 1.psync ? -1

主服务器->从服务器: 2.fullsync runid offset

从服务器: 3.保存 runid offset

主服务器: 4.执行bgsave生成rdb

主服务器->从服务器: 5.发送rdb

从服务器: 6.清空自身老数据

从服务器: 7.加载主服务器数据

@enduml

2.部分复制

部分复制用在一些异常情况下，例如主从延迟、从服务宕机之后重新启动接收主服务器发送的部分数据。

部分复制的实现主要依赖于复制缓存区、主服务的runid、主从服务器各自的复制偏移量(offset)。

复制缓存区：主服务在接收写命令时，会将命令写入缓存区，以便从服务器在异常情况下，减少数据的丢失。当从服务器正常连接之后，主服务器会将缓存区内的数据发送给从服务器。这里的缓存区是一个长队列。

主服务器runid：主服务器会在每次服务启动之后，会生成一个唯一的ID，作为自身标识。从服务器会将该标识保存起来，发送部分复制命令时，会使用该runid。

psync runid offset

主从复制各自偏移量：主从服务在建立复制之后，都会有自身的偏移量。从节点会每秒钟发送自身复制的偏移量给从节点，主节点在发送写命令之后，从节点也会增加自身的复制偏移量。主节点在每次进行了写命令之后，也会增加自身的偏移量。这里的偏移量是通过命令的字节长度累加计算。

3.异步复制

异步复制是针对主从建立复制关系之后，主从服务器持续保持复制关系。

场景问题

1.数据安全

// 从服务器只读
replica-read-only yes
// 从服务器连接密码
masterauth

2.数据延迟

默认的情况下主节点存在新数据不会立即发送给从服务器，如果开启，则会理解发送给从服务器。默认的时间拒绝与Linux内核。

// 复制延迟
repl-disable-tcp-nodelay yes

3.主从节点连接状态

主从节点一旦建立连接之后，会定时模拟成对方的客户端，检测对方的服务状态。主节点可以通过设置repl-ping-replica-period配置参数进行设置。默认的频率是10s。

从节点咋执行replconf ack {offsetid}时，也会将自身的复制偏移量发送给主服务器，主服务根据偏移量进行判断数据延迟。存在数据延迟就会从复制积压缓冲区的数据汇中，将对应的数据补发给从节点。

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