Redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支持網(wǎng)絡(luò)、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型、Key-Value數(shù)據(jù)庫，并提供多種語言的API。從2010年3月15日起，Redis的開發(fā)工作由VMware主持。從2013年5月開始，Redis的開發(fā)由Pivotal贊助。

概述

在現(xiàn)有企業(yè)中80%公司大部分使用的是redis單機服務(wù)，在實際的場景當中單一節(jié)點的redis容易面臨風險。

面臨問題

1、機器故障。我們部署到一臺 Redis 服務(wù)器，當發(fā)生機器故障時，需要遷移到另外一臺服務(wù)器并且要保證數(shù)據(jù)是同步的。而數(shù)據(jù)是最重要的，如果你不在乎，基本上也就不會使用 Redis 了。

2、容量瓶頸。當我們有需求需要擴容 Redis 內(nèi)存時，從 16G 的內(nèi)存升到 64G，單機肯定是滿足不了。當然，你可以重新買個 128G 的新機器。

解決辦法

要實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)庫的更大的存儲容量和承受高并發(fā)訪問量，我們會將原來集中式數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分別存儲到其他多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上。

Redis 為了解決這個單一節(jié)點的問題，也會把數(shù)據(jù)復制多個副本部署到其他節(jié)點上進行復制，實現(xiàn) Redis的高可用，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的冗余備份，從而保證數(shù)據(jù)和服務(wù)的高可用。

主從復制

什么是主從復制

主從復制，是指將一臺Redis服務(wù)器的數(shù)據(jù)，復制到其他的Redis服務(wù)器。前者稱為主節(jié)點(master)，后者稱為從節(jié)點(slave)，數(shù)據(jù)的復制是單向的，只能由主節(jié)點到從節(jié)點。

默認情況下，每臺Redis服務(wù)器都是主節(jié)點；且一個主節(jié)點可以有多個從節(jié)點(或沒有從節(jié)點)，但一個從節(jié)點只能有一個主節(jié)點。

主從復制的作用

1、數(shù)據(jù)冗余：主從復制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的熱備份，是持久化之外的一種數(shù)據(jù)冗余方式。

2、故障恢復：當主節(jié)點出現(xiàn)問題時，可以由從節(jié)點提供服務(wù)，實現(xiàn)快速的故障恢復；實際上是一種服務(wù)的冗余。

3、負載均衡：在主從復制的基礎(chǔ)上，配合讀寫分離，可以由主節(jié)點提供寫服務(wù)，由從節(jié)點提供讀服務(wù)（即寫Redis數(shù)據(jù)時應(yīng)用連接主節(jié)點，讀Redis數(shù)據(jù)時應(yīng)用連接從節(jié)點），分擔服務(wù)器負載；尤其是在寫少讀多的場景下，通過多個從節(jié)點分擔讀負載，可以大大提高Redis服務(wù)器的并發(fā)量。

4、讀寫分離：可以用于實現(xiàn)讀寫分離，主庫寫、從庫讀，讀寫分離不僅可以提高服務(wù)器的負載能力，同時可根據(jù)需求的變化，改變從庫的數(shù)量。

5、高可用基石：除了上述作用以外，主從復制還是哨兵和集群能夠?qū)嵤┑幕A(chǔ)，因此說主從復制是Redis高可用的基礎(chǔ)。

主從復制啟用

從節(jié)點開啟主從復制，有3種方式：

1、配置文件：在從服務(wù)器的配置文件中加入 slaveof。

2、啟動命令：redis-server啟動命令后加入 --slaveof。

3、客戶端命令：Redis服務(wù)器啟動后，直接通過客戶端執(zhí)行命令 slaveof，則該Redis實例成為從節(jié)點。

通過 info replication 命令可以看到復制的一些信息。

主從復制原理

主從復制過程大體可以分為3個階段：連接建立階段（即準備階段）、數(shù)據(jù)同步階段、命令傳播階段。

在從節(jié)點執(zhí)行 slaveof 命令后，復制過程便開始運作，下面圖示可以看出復制過程大致分為6個過程。

主從配置之后的日志記錄也可以看出這個流程。

1、保存主節(jié)點（master）信息

執(zhí)行 slaveof 后 Redis 會打印如下日志：

2、從節(jié)點與主節(jié)點建立網(wǎng)絡(luò)連接

從節(jié)點（slave）內(nèi)部通過每秒運行的定時任務(wù)維護復制相關(guān)邏輯，當定時任務(wù)發(fā)現(xiàn)存在新的主節(jié)點后，會嘗試與該節(jié)點建立網(wǎng)絡(luò)連接。

從節(jié)點與主節(jié)點建立網(wǎng)絡(luò)連接。

從節(jié)點會建立一個 socket 套接字，從節(jié)點建立了一個端口為51234的套接字，專門用于接受主節(jié)點發(fā)送的復制命令。從節(jié)點連接成功后打印如下日志：

如果從節(jié)點無法建立連接，定時任務(wù)會無限重試直到連接成功或者執(zhí)行 slaveofnoone 取消復制。

關(guān)于連接失敗，可以在從節(jié)點執(zhí)行 info replication 查看 master_link_down_since_seconds 指標，它會記錄與主節(jié)點連接失敗的系統(tǒng)時間。從節(jié)點連接主節(jié)點失敗時也會每秒打印如下日志，方便發(fā)現(xiàn)問題：

#ErrorconditiononsocketforSYNC:{socket_error_reason}

3、發(fā)送 ping 命令

連接建立成功后從節(jié)點發(fā)送 ping 請求進行首次通信， ping 請求主要目的如下：

檢測主從之間網(wǎng)絡(luò)套接字是否可用。

檢測主節(jié)點當前是否可接受處理命令。

如果發(fā)送 ping 命令后，從節(jié)點沒有收到主節(jié)點的 pong 回復或者超時，比如網(wǎng)絡(luò)超時或者主節(jié)點正在阻塞無法響應(yīng)命令，從節(jié)點會斷開復制連接，下次定時任務(wù)會發(fā)起重連。

從節(jié)點發(fā)送的 ping 命令成功返回，Redis 打印如下日志，并繼續(xù)后續(xù)復制流程：

4、權(quán)限驗證

如果主節(jié)點設(shè)置了 requirepass 參數(shù)，則需要密碼驗證，從節(jié)點必須配置 masterauth 參數(shù)保證與主節(jié)點相同的密碼才能通過驗證。如果驗證失敗復制將終止，從節(jié)點重新發(fā)起復制流程。

5、同步數(shù)據(jù)集

主從復制連接正常通信后，對于首次建立復制的場景，主節(jié)點會把持有的數(shù)據(jù)全部發(fā)送給從節(jié)點，這部分操作是耗時最長的步驟。

6、命令持續(xù)復制

當主節(jié)點把當前的數(shù)據(jù)同步給從節(jié)點后，便完成了復制的建立流程。接下來主節(jié)點會持續(xù)地把寫命令發(fā)送給從節(jié)點，保證主從數(shù)據(jù)一致性。