Redis主从复制架构搭建

Redis虽然拥有非常高的性能，但是在实际的生产环境中，使用单机模式还是会产生不少问题的，比如说容易出现单机故障，容量瓶颈，以及QPS瓶颈等问题。通常环境下，主从复制、哨兵模式、Redis Cluster是3种比较常见的解决方案，本文将通过实例演示如何搭建Redis主从复制环境，并对其原理进行分析。

一、搭建主从复制架构

1、创建3个目录redis8000，redis8001，redis8002目录下。将默认配置文件redis.conf拷贝到redis8000下，将redis8000指定为主机，修改以下参数:

bind 0.0.0.0
port 8000
pidfile /var/run/redis_8000.pid
logfile "redis8000.log"
#节省性能，关闭rdb持久化，注释以下配置
#save 900 1
#save 300 10
#save 60 10000
dbfilename dump8000.rdb
dir /home/hydra/files/redis/slave/redis8000/
requirepass 123456

2、将修改后的redis.conf文件拷贝到redis8001和redis8002目录下，首先批量替换配置文件中的8000端口为自己的端口：

%s/8000/8001/g

修改配置文件：

replicaof 127.0.0.1 8000
masterauth 123456
#从机开启aof持久化
appendonly yes 

3、分别启动3个redis实例

./redis-5.0.4/src/redis-server  ./slave/redis8000/redis.conf
./redis-5.0.4/src/redis-server  ./slave/redis8001/redis.conf
./redis-5.0.4/src/redis-server  ./slave/redis8002/redis.conf

查看进程，启动成功：

4、通过redis客户端连接主机redis8000：

./redis-5.0.4/src/redis-cli  -p 8000 -a 123456

登录成功后，使用指令查看主从架构：

info replication

可以看出，主机8000拥有两台从机，从机8001和8002连接成功。

5、通过redis客户端连接从机redis80001，同样通过指令查看主从状态：

可以看出8001的角色为slave从机，并且可以查看主机8001的相关信息。

6、此外，还可以通过指令的模式动态分配主从。复制一个redis8000的配置文件至redis8003下，修改端口为8003，其他配置不做改动。使用redis客户端登录8003后，输入指令指定主机：

slaveof 127.0.0.1 8000

动态指定主机后，如果主机设置了密码，还需要通过指令配置主机密码：

config set masterauth 123456

配置完成后，查看8003从机状态：

查看8000主机状态：

新添加的从机8003已经被添加到8000的从机当中。

需要注意的是，使用命令动态指定的主从状态，在从机重启后会失效。首先使用kill命令杀死8003进程，然后查看主从状态：

可以发现，现在从机只剩下两台，为8001和8002。然后重启8003并再次查看状态： 

仍然为8001和8002两台从机，证明了指令指定主从在重启后会失效。

7、进行读写测试，首先测试主机，读写均能正常：

测试从机，发现可以正常读数据，但是写数据失败：

这是因为在主从复制的架构下，只有主机能够写数据，从机为只读模式。这是在配置文件中指定的。在Redis2.6版本以后，默认从机为只读模式：

replica-read-only yes

需要注意这里不能将这个配置改为no，因为主机不会监听到从机的写数据事件，因而造成主从数据的不一致。

二、全量复制

用于初次复制或其它无法进行部分复制的情况，将主节点中的所有数据都发送给从节点。当数据量过大的时候，会造成很大的网络开销。流程如下：

1、从机发送：

psync ? -1

这里的"?"是因为从机暂时不知道主机的runId， -1代表全量复制

2、主机发送指令，把自己的runid和offset传给从机：

fullresync{runid，offset}

可以通过命令查看这两个参数：

#可以查看runid
info server 
#可以查看offset
info replication

从机之后会上报自己的偏移量offset给主机，当主机的offset和从机的offset不一样时，说明数据不一致。

3、从机保存主机数据：

save master info

4、主机执行bgsave，全量复制会触发rdb持久化。

bgsave

主机在生成rdb文件时，可能会有新的数据写入。这时redis把新写入的数据写入一个缓冲区repl_back_buffer，默认大小1M。可以通过repl-backlog-size设置缓冲区大小

5、主机发送rdb给从机：

send rdb

6、主机发送缓冲区数据给从机：

send buffer

7、从机把从机本身上的数据清空：

flush old data

8、从机加载主机发送过来的rdb和buffer数据：

load rdb&buffer

在全量复制中，消耗的时间包括：

• 执行bgsave进行持久化的时间
• rdb文件网络传输时间
• 从节点请求请求数据时间
• 从机加载rdb的时间
• 如果从节点开启了aof持久化，可能进行aof重写的时间

三、部分复制

部分复制主要是Redis针对全量复制过高的开销进行的一种优化措施。Redis 希望能够在主机出现抖动或连接断开的时候，可以通过部分复制机制将损失降低到最低。 

具体流程如下：

1. 出现网络抖动，连接断开 connection lost
2. 主机继续写复制缓冲区repl_back_buffer
3. 从机继续尝试连接主机
4. 从机slave 会把自己当前 runid 和偏移量传输给主机 master，并且执行 pysnc 命令同步
5. 如果 master 发现偏移量是在缓冲区的范围内，就会返回 continue 命令
6. 同步了 offset 的部分数据，所以部分复制的基础就是偏移量 offset。

那么在正常的情况下，Redis是如何决定全量复制还是部分复制的呢?从机将自己的offset发送给主机后，主机根据offset和缓冲区大小决定能否执行部分复制：

• 如果offset偏移量之后的数据，仍然都在复制积压缓冲区里，则执行部分复制
• 如果offset偏移量之后的数据已不在复制积压缓冲区中，则执行全量复制

四、主从复制架构缺点

1.由于所有的写操作都是先在主机上操作，然后同步更新到从机上，所以同步过程有一定的延迟，当系统很繁忙的时候，延迟问题会更加严重。从机数量增加时，会使这个问题更加严重。

2.当主机宕机之后，将不能进行写操作，需要手动将从机升级为主机，从机需要重新指定主机。

手动在一台从机上执行下面命令，将它升级为主机：

slave of no one

再在其他从机上执行slave of指令，将自身变成新主机的从机：

slave of 192.168.0.1 800X

可以看出这种情况下，当主机宕机后，后续的修复流程由人工操作，非常麻烦，因此在这种情况下Redis引入了哨兵模式，来完成主机宕机后的自动故障转移，下一篇文章我们具体来聊聊哨兵模式。

本文转载自微信公众号「码农参上」