【Redis】总结（三）——主从复制

一、主从复制是什么？

参与复制的Redis分为主节点（Master）和从节点（slave）。每个从节点只能有一个主节点，而主节点可以同时具有多个从节点。主从复制指主机数据更新后根据配置和策略，自动同步到备机的master/slaver机制。如果我们执行读的操作，在主节点和从节点上获取皆可。如果执行写操作，只能写到主节点上，然后再由主节点复制到从节点上。  

二、集群结构有哪几种？

Redis的集群结构可以为：一主一从，一主多从，树状主从。

三、能做什么？

读写分离，容灾恢复

四、如何配置？

1、建立复制

配置方式有以下三种：

（1）在配置文件中加入slaveof {masterHost} {masterPort} 随Redis启动生效。

（2）在 redis-server 启动命令后加入 --slaveof {masterHost} {masterPort}。

（3）直接使用命令：slaverof {masterHost} {masterPort} 生效。

例如：

//6379为主机，6380设置为6379的从机
127.0.0.1:6380>slaveof 127.0.0.1 6379

2、查看复制状态：

使用 info replication 命令查看复制相关状态。

//主节点6379复制状态信息
127.0.0.1:6379>info replication
#Repliction
rolie:master
connected_slaves:1
slave0:ip=127.0.0.1,port=6380,state=online,offset=43,lag=0
....
//从节点6380复制状态信息
127.0.0.1:6380>info replication
#Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up
master-last_io_seconds_ago:4
master_sync_in_progress:0

3、断开复制

使用 slaveof no one 命令断开主从复制并使当前端口独立成为主节点。

4、从节点只读模式

默认情况下，从节点使用 slave-read-only=yes 配置只读模式。由于复制只能从主节点到从节点，对于从节点的任何修改主节点都无法感知，修改从节点会造成主从数据不一致。因此建议线上不要修改从节点的只读模式。

五、原理

1、复制过程：

（1）保存主节点信息。从节点保存主节点的地址信息，包括ip和port，便可直接返回。
（2）主从建立socket连接。从节点内部通过每秒运行的定时任务维护复制相关逻辑，当定时任务发现存在新的主节点后，会尝试与该节点建立网络连接。
（3）发送ping命令。连接建立成功后，从节点发送ping命令请求进行首次通信。
（4）权限认证。如果主节点设置了requirepass参数，则需要密码。
（5）同步数据集。当建立正常通信后，主节点会把持有的数据全部发送给从节点。有两种方式可选择：全量复制、部分复制。
（6）命令持续复制。当主节点有新的写入时，会将写命令发送给从节点，从而保证主从数据一致性。

2、数据同步

Redis在2.8及以上版本使用psync命令完成主从数据同步，同步过程为：全量复制和部分复制。

（1）全量复制
一般用于初次复制场景，Redis早期支持的复制功能只有全量复制，它会把主节点的全部数据一次性发送给从节点，当数据量较大时，会对主节点和网络造成很大的开销。
（2）部分复制
用于处理在主从复制中因网络闪断等原因造成的数据丢失场景，当从节点再次连上主节点后，如果条件允许，主节点会补发丢失数据给从节点。因为补发的数据远远小于全量数据，可以有效的避免全量复制的过高开销。一般从2.8版本以上才支持此功能。

六、开发与运维中的问题

读写分离

对于读占比较高的场景，可以通过把一部分读流量分摊到从节点（slave）来减轻主节点（master）压力，同时需要注意永远只对主节点执行写操作。

遇到的问题：

（1）复制数据延迟

解决思路：

• 1）监控程序定期检查主从节点偏移量。
• 2）当延迟字节量过高时，监控程序处罚报警并通知客户端从节点延迟过高。
• 3）客户端接到具体的从节点高延迟通知后，修改读命令路由到其他从节点或主节点上。当延迟恢复后再次通知客户端，恢复对从节点的读命令请求。

（2）读到过期数据

当主节点存储大量超时的数据时，如缓存数据，Redis内部需要维护过期数据的删除策略，删除策略主要有两种：惰性策略和定时删除。

• 1）惰性删除：主节点每次处理读取命令时，都会检查键是否超时。如果超时则执行del命令删除键对象，之后del命令也会异步发送给从节点。
• 2）定时删除：Redis主节点在内部定时任务会循环采样一定数量的键，当发现采样的键过期时执行del命令，之后再同步给从节点。

（3）从节点故障

需要在客户端维护可用从节点列表，当从节点故障时立刻切换到其他从节点或主节点上。具体过程如下：

• 主节点发生故障后，客户端（client）连接主节点失败，两个从节点与主节点连接失败造成程序中断。
• 如果主节点无法正常启动，需要选出一个从节点（slave-1），对其进执行 slaveof no one 命令使其成为新的主节点。
• 原来的从节点（slave-1）成为新的主节点后，更新应用方的主节点信息，重新启动应用方。
• 客户端命令另一个从节点（slave-2）去复制新的主节点（new-master）。                             
• 待原来的主节点恢复后，让它去复制新的主节点。